空间增材制造在形成空间新材料、新装备、新工艺、新应用,提高空间活动能力,增强空间开发利用优势方面具有重要价值。面向工程实际需求,针对宇航器、空间站、卫星的在轨制造与维修,太阳能电池阵列、天线、光学系统等大型空间结构的在轨制造与组装,外星球基地建设等长远发展规划,着力提升空间增材制造技术。系统级的研究布局有舱内微重力环境下的增材制造技术与装备、适应舱外极端环境的新材料成形技术与装备、空间巨型结构的多方位增材制造技术、在轨制造工厂。突破真空微重力环境下的金属冶金与部件原位修复,轻质金属及新合金的原位增材制造,复合材料空间增材制造,多材料、多功能器件的空间增材制造,生物器官的空间增材制造等技术,构建在轨制造技术体系。此外,利用外星物质进行新合金原位冶金及增材制造、月壤基地3D打印等也是亟待发展的大规模空间开发支撑技术。以空间增材制造技术的基础研究为突破口,快速转化应用能力,探索商业应用示范。未来结合民用、商业、国防需求,开辟新的制造体系、人类新的制造基地,为解决地外资源原位利用、拓展人类地外持续生存与活动能力提供战略性保障。
(四)基于增材制造的结构创新与新材料发明
面向能源领域发展需求,基于增材制造技术的创新设计将显著缩小换热器结构,支持小型化、模块化、可移动的核电小堆装备工程化开发,为核电安全性提升及潜在的电力供应安全提供保障;研究堆芯燃料组件、核主泵、换热器、热电转换等关键结构的创新设计,新材料及相应的增材制造技术,探索增材制造在线增强增韧技术,提高增材制件的复杂工况服役性能,超前布局并构建核电行业增材制造标准及质量评价体系。针对前沿新材料,发挥增材制造技术在材料基因组设计新合金、多材料及功能复合材料构件制造方面的平台技术作用,研究基于增材制造的新材料合成技术、新材料增材制造工艺及其应用,形成高端装备用特种合金、电子打印材料、生物医用材料、智能仿生材料、高性能纤维复合材料、高性能陶瓷基复合材料、新型合金材料等;依托增材制造技术,构建新材料发明的创新体系,提升材料研发能力和新材料产业竞争力。
五、我国增材制造技术与产业发展建议
(一)建立增材制造协同创新机制并支持企业开展应用创新