在太空探索领域，卫星天线等大型结构的运输长期面临成本高昂、操作繁琐等挑战。传统大型太空装备因体积庞大，发射与运输效率受限，亟须开发可实现结构轻量化、运输小型化及在轨成型的新技术。
美国伊利诺伊大学厄巴纳—香槟分校格兰杰工程学院的研究团队联合贝克曼研究所，提出一种基于增材制造与前沿聚合技术的创新方案，可在太空中将2D连续纤维打印结构高效转化为3D曲面形态。这一研究成果发表在《增材制造》期刊，为未来大型太空结构的制造与部署提供了新技术路径。
研究团队采用贝克曼研究所开发的高能效纯树脂体系，以商用航空级连续碳纤维为增强相，利用连续碳纤维3D打印机打印纤维束。打印过程中，纤维束在压缩状态下接受紫外线照射，实现部分固化。当卫星等太空器入轨后，需激活变形结构，可通过低能量热刺激触发树脂发生化学反应，依靠前沿聚合工艺完成完全固化，使初始2D结构自主变形为预设3D曲面形态。
为增加结构变形可控性，团队借鉴剪纸艺术，在2D打印图案中引入类似花瓣的裁剪结构，使材料通过受控弯曲实现光滑曲面成型，满足抛物面天线对卫星信号传输所需光滑曲面的高要求。前沿聚合工艺无须烘箱或热压罐等大型固化设备，仅通过一次低能量热刺激即可启动固化变形过程，且所需能量与结构尺寸无关，展现出应用于超大型太空结构的潜力。
此项研究通过跨学科融合，成功解决了太空大型结构运输与成型的关键挑战，契合太空探索对低成本、高效率、轻量化技术的迫切需求。
然而，当前技术虽已初步实现刚度与变形能力的平衡，但变形后结构的刚度难以直接满足太空承载部件的使用要求。团队计划通过“模具二次成型”工艺弥补这一不足，并持续在树脂体系优化、纤维增强方式改进等方面探索，进一步提升结构本体的刚度性能。
春 山 译自《复合材料世界》