目前，德國漢諾威激光中心（LZH）的科學家們正在探索如何在太空中使用激光焊接技術修復、改造和擴大空間站。他們正利用漢諾威理工學院的“愛因斯坦電梯”（Einstein Elevator）研究微重力對激光焊接參數(shù)的影響。

　　為了裝備空間站，必須將事先組裝好的結構件運送到太空中，這些物件在運至太空中會占用貨艙空間并導致高昂的燃料成本。激光焊接可能是解決這一問題的潛在方法。

　　借助激光焊接技術，宇航員在太空環(huán)境下就能能將附加組件或備件連接在一起，同時還可以實現(xiàn)靈活地擴展、修改或維修現(xiàn)有設備，而不是完全更換。然而太空的微重力、真空、輻射和電場/磁場，導致材料和工藝（如激光焊接）與在地球上的表現(xiàn)不同。

　　因此，LZH的科學家們正在利用愛因斯坦電梯研究微重力如何影響激光焊接過程中產生的金屬熔池。具體來說，在德國研究基金會資助的“微重力下激光焊接過程中金屬熔池的行為”項目中，他們希望研究鋁合金和鋼制材料和不同接頭焊接過程中熔池的動態(tài)變化。

　　研究人員希望分析此類焊縫熔體中材料的混合行為，以及研究微重力下對流大幅減少對熔池和接縫的影響。研究中使用的“愛因斯坦電梯”是對經典升降塔形式的進一步發(fā)展，使用該模式可以在失重和微重力（近似失重）的條件下進行實驗。在4秒的最大持續(xù)時間內，可實現(xiàn)的微重力小于10-6g。如果沒有真空，該電梯可以達到的微重力為10-4g，相當于國際空間站的環(huán)境條件。

　　將3D打印帶到月球

　　在“MOONRISE”項目中，LZH的研究團隊希望探索利用激光在月球上建造著陸點、道路或建筑物。為了做到這一點，研究人員希望將激光系統(tǒng)帶到月球表面，熔化月球塵埃，這種材料在月球上隨處可見。人工智能將支持激光加工。從長遠看，AI技術還可以用來為月球基地制作3D打印基礎設施。

　　從科學和經濟的角度看，地面衛(wèi)星是一個夢寐以求的目標。歐洲航天局（ESA）計劃建造一個“月球村”。此外，較低的重力和缺乏大氣層使月球成為前往更遠太空目的地的理想中轉站。LZH“MOONRISE”項目經理Jörg Neumann解釋說：“以每公斤高達100萬美元的成本計算，從地球到月球的運輸費用將極其昂貴。”

　　另一方面，月球上大量的月球巖石或風化層可以用作3D打印的原材料?，F(xiàn)場制造基礎設施可以節(jié)省巨大的運輸成本。現(xiàn)場材料的使用和加工也稱為太空中的原位資源利用（ISRU），可能是推進月球和太空探索的關鍵因素。

　　人工智能技術將幫助分析激光熔化的月球塵埃，并為地球上的科學家提供基于人工智能的流程和質量控制。這里最大的挑戰(zhàn)是必須提前訓練人工智能才能在月球上使用。因此，科學家們在柏林工業(yè)大學創(chuàng)建了一個實驗室，在那里他們模仿月球上的光照條件下拍攝風化層。

　　LASYS 2022現(xiàn)場展示

　　6月21日至23日，在德國斯圖加特舉行的Lasys 2022展會上，LZH展示了智能生產創(chuàng)新技術。在4號館A19展臺，LZH的專家將介紹工廠和系統(tǒng)技術的創(chuàng)新以及輕質建筑領域的最新發(fā)展。展會期間，LZH展出的另一個重點是智能增材制造和智能農業(yè)技術的潛力，使用基于激光工藝進行可持續(xù)的無除草劑雜草控制。

　　Lasys 2022展會期間，主辦方還會舉行各種形式的論壇和會議，包括斯圖加特激光技術論壇（SLT），論壇將由行業(yè)知名的研發(fā)代表作激光技術最新趨勢和未來新應用的分析講解。此外，“Laser in Action”技術論壇也將在展廳進行為期三天的講座。

　　LZH的專家在技術論壇上，與參會者討論基于激光技術的玻璃增材制造的最新發(fā)展。在貿易展上，LZH的科學家將回答用戶提出的有關激光材料加工的任何問題。貿易訪問者可以與他們討論激光的當前和未來應用，并獲得有關其生產工藝的想法。

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