太空中的3D打印在衛(wèi)星設(shè)計(jì)與制造、火箭研發(fā)、空間飛船在軌全生命周期安全運(yùn)行、深空探測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛力，是中國(guó)、美國(guó)以及歐洲各國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的太空關(guān)鍵技術(shù)之一，在一定程度上影響著月球基地建設(shè)、深空航行與探測(cè)等國(guó)家重大工程的研究進(jìn)程，也是廣大科研工作者和航天科技愛好者重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域之一。3D打印，也稱為增材制造，通過(guò)將原材料逐層沉積疊加的增材制造工藝構(gòu)建，是從數(shù)字模型文件創(chuàng)建三維實(shí)物對(duì)象的制造過(guò)程，也是從虛擬構(gòu)想空間到現(xiàn)實(shí)物理世界一種直觀的表達(dá)方法。3D打印既是與時(shí)俱進(jìn)的新技術(shù)，也是頗具歷史的成熟想法。早在20世紀(jì)40年代，從3D打印概念萌芽伊始，科學(xué)家們就一直嘗試用這種直觀的手段來(lái)堆出構(gòu)想的結(jié)構(gòu)。但直到20世紀(jì)80年代，世界上首臺(tái)結(jié)合了電腦繪圖、固態(tài)激光與樹脂固化技術(shù)的商業(yè)3D打印機(jī)橫空出世，3D打印無(wú)法實(shí)現(xiàn)的禁錮就此被打破。在此之后，隨著各種可用于打印的材料的使用以及包括熔融沉積、激光燒結(jié)、光固化等多種打印工藝的發(fā)明，3D打印已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)從聚合物、陶瓷、金屬到非晶合金等多種材料基的復(fù)雜結(jié)構(gòu)制造。3D打印是一項(xiàng)革命性的制造技術(shù)，因其顛覆性的工藝手段以及改變當(dāng)前制造工藝的巨大潛力，在各行各業(yè)引起了廣泛關(guān)注，被譽(yù)為工業(yè)4.0時(shí)代的關(guān)鍵技術(shù)之一。未來(lái)，人類還將開拓更廣闊的空間，3D打印正助力人類的太空探索之路。對(duì)于包括在軌工作、空間旅行、深空探測(cè)、行星基地建設(shè)之類的航天活動(dòng)而言，由于原材料稀缺、運(yùn)輸成本高昂和周期漫長(zhǎng)等一系列問(wèn)題，使得太空3D打印成為突破航天任務(wù)物資缺乏局限性的關(guān)鍵手段。3D打印可以幫助航天員在太空中按需創(chuàng)建物體，如用于維修的替換零件、科學(xué)實(shí)驗(yàn)的定制設(shè)備，甚至食物和建筑物之類的人類移居太空的必需品，變革性地改變太空探索方式。目前，各國(guó)航天局正在考慮不久的將來(lái)在月球甚至火星上建設(shè)3D打印星球基地。本書采用圖說(shuō)的方式，圍繞國(guó)內(nèi)外太空中3D打印技術(shù)的應(yīng)用和構(gòu)想展望進(jìn)行闡述。全書包括四大部分、八個(gè)章節(jié)的內(nèi)容。其中，第一部分主要介紹了3D打印的概念和目前主流的3D打印技術(shù)，闡述了為什么要在太空中發(fā)展3D打印技術(shù)、與地面的區(qū)別以及所面臨的挑戰(zhàn)；第二部分主要介紹了在軌3D打印的技術(shù)現(xiàn)狀和一些應(yīng)用實(shí)例；第三部分主要介紹了太空中3D打印所使用的新材料和新技術(shù)的應(yīng)用；第四部分則描述了未來(lái)太空中3D打印的發(fā)展展望，以及3D打印對(duì)未來(lái)星際旅行中航天員生存、醫(yī)療和飛行任務(wù)等物資的自我補(bǔ)給的技術(shù)構(gòu)想。本書的第1～5章由李韻研究員編寫，第6章、第7章由封國(guó)寶博士編寫，第8章由李小軍研究員編寫。本書還得到了多位專家學(xué)者的指導(dǎo)，在此感謝中國(guó)空間技術(shù)研究院西安分院董士偉、李琪、葛錦蔓、劉碩、李亞峰對(duì)本書提供的寶貴意見和支持。感謝西安鉑力特增材技術(shù)股份有限公司陳彬、熊依萌對(duì)本書提供的寶貴意見和部分插圖。本書的部分工作獲得國(guó)家中組部青年拔尖人才項(xiàng)目、陜西省特支計(jì)劃青年拔尖人才項(xiàng)目、自然科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào) 12175176、61901360）的資助。太空中的3D打印是新興的、涉及交叉學(xué)科的細(xì)分技術(shù)領(lǐng)域。近年來(lái)，各航天大國(guó)在計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、智能制造技術(shù)突飛猛進(jìn)式發(fā)展的支撐下，逐步規(guī)劃3D打印的發(fā)展藍(lán)圖。編寫一部通俗易懂、介紹工程應(yīng)用實(shí)踐的太空中的3D打印技術(shù)的科普類書籍，歸納當(dāng)前的技術(shù)現(xiàn)狀和未來(lái)展望，正當(dāng)其時(shí)。本書在編寫的過(guò)程中參考和引用了部分國(guó)內(nèi)外航天機(jī)構(gòu)的相關(guān)資料，本書的完成得益于這些開創(chuàng)性工作的構(gòu)想和實(shí)現(xiàn)，在此深表感謝。由于編著者水平有限，加之時(shí)間倉(cāng)促，書中難免有諸多不當(dāng)之處，敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。編著者2022年8月