LZH研究用于修复空间站的激光焊接技术

　　目前，德国汉诺威激光中心（LZH）的科学家们正在探索如何在太空中使用激光焊接技术修复、改造和扩大空间站。他们正利用汉诺威理工学院的“爱因斯坦电梯”（Einstein Elevator）研究微重力对激光焊接参数的影响。

　　为了装备空间站，必须将事先组装好的结构件运送到太空中，这些物件在运至太空中会占用货舱空间并导致高昂的燃料成本。激光焊接可能是解决这一问题的潜在方法。

　　借助激光焊接技术，宇航员在太空环境下就能能将附加组件或备件连接在一起，同时还可以实现灵活地扩展、修改或维修现有设备，而不是完全更换。然而太空的微重力、真空、辐射和电场/磁场，导致材料和工艺（如激光焊接）与在地球上的表现不同。

　　因此，LZH的科学家们正在利用爱因斯坦电梯研究微重力如何影响激光焊接过程中产生的金属熔池。具体来说，在德国研究基金会资助的“微重力下激光焊接过程中金属熔池的行为”项目中，他们希望研究铝合金和钢制材料和不同接头焊接过程中熔池的动态变化。

　　研究人员希望分析此类焊缝熔体中材料的混合行为，以及研究微重力下对流大幅减少对熔池和接缝的影响。研究中使用的“爱因斯坦电梯”是对经典升降塔形式的进一步发展，使用该模式可以在失重和微重力（近似失重）的条件下进行实验。在4秒的最大持续时间内，可实现的微重力小于10-6g。如果没有真空，该电梯可以达到的微重力为10-4g，相当于国际空间站的环境条件。

　　将3D打印带到月球

　　在“MOONRISE”项目中，LZH的研究团队希望探索利用激光在月球上建造着陆点、道路或建筑物。为了做到这一点，研究人员希望将激光系统带到月球表面，熔化月球尘埃，这种材料在月球上随处可见。人工智能将支持激光加工。从长远看，AI技术还可以用来为月球基地制作3D打印基础设施。

　　从科学和经济的角度看，地面卫星是一个梦寐以求的目标。欧洲航天局（ESA）计划建造一个“月球村”。此外，较低的重力和缺乏大气层使月球成为前往更远太空目的地的理想中转站。LZH“MOONRISE”项目经理Jörg Neumann解释说：“以每公斤高达100万美元的成本计算，从地球到月球的运输费用将极其昂贵。”

　　另一方面，月球上大量的月球岩石或风化层可以用作3D打印的原材料。现场制造基础设施可以节省巨大的运输成本。现场材料的使用和加工也称为太空中的原位资源利用（ISRU），可能是推进月球和太空探索的关键因素。

　　人工智能技术将帮助分析激光熔化的月球尘埃，并为地球上的科学家提供基于人工智能的流程和质量控制。这里最大的挑战是必须提前训练人工智能才能在月球上使用。因此，科学家们在柏林工业大学创建了一个实验室，在那里他们模仿月球上的光照条件下拍摄风化层。

　　LASYS 2022现场展示

　　6月21日至23日，在德国斯图加特举行的Lasys 2022展会上，LZH展示了智能生产创新技术。在4号馆A19展台，LZH的专家将介绍工厂和系统技术的创新以及轻质建筑领域的最新发展。展会期间，LZH展出的另一个重点是智能增材制造和智能农业技术的潜力，使用基于激光工艺进行可持续的无除草剂杂草控制。

　　Lasys 2022展会期间，主办方还会举行各种形式的论坛和会议，包括斯图加特激光技术论坛（SLT），论坛将由行业知名的研发代表作激光技术最新趋势和未来新应用的分析讲解。此外，“Laser in Action”技术论坛也将在展厅进行为期三天的讲座。

　　LZH的专家在技术论坛上，与参会者讨论基于激光技术的玻璃增材制造的最新发展。在贸易展上，LZH的科学家将回答用户提出的有关激光材料加工的任何问题。贸易访问者可以与他们讨论激光的当前和未来应用，并获得有关其生产工艺的想法。