2026年8月5日，美国宇航局马歇尔太空飞行中心已授予3D打印质量监测软件开发商Phase3D公司一项新计划的参与权，旨在证明金属增材制造的零件在生产过程中即可满足太空飞行的要求。
计划将在生产规模的 EOS M300-4 四激光系统上生成超过50,000 个单独检查的构建层，从而创建有史以来为金属增材制造认证研究而组装的最大原位检测数据集之一。数据集的规模至关重要，因为它解决的问题并非检验，而是时间。NASA 估计，目前对一个航空领域关键增材制造部件进行认证需要超过 18 个月的时间。NASA围绕这一问题构建的项目，将Phase3D公司与一家保密的美国航空航天主承包商和航天推进系统制造商合作开展。项目的重点是拓扑优化的Invar 36合金支架，这种支架是航天器飞行结构部件的典型代表。Phase3D公司将在EOS系统上部署边缘检测（Fringe Inspection）和边缘鉴定（Fringe Qualification）。
Fringe Inspection 使用结构化的绿色光投影，在每次粉末层和激光曝光后捕获校准的 3D 高度测量值，而 Fringe Qualification 将跨机器、设施和生产程序的这些数据汇总到统一的鉴定工作流程中。
△FringeQualification 用户界面截图。图片来自 Phase3D。
测试零件出厂合格率
以上两套系统共同生成的是整个制造过程的连续测量记录。项目试图解答的核心问题是：这份由生产过程中逐层测量数千次数据汇编而成的记录，能否与制造完成后进行的CT扫描结果可靠地关联起来。如果这种相关性能够大规模成立，制造商就可以定义量化的合格/不合格阈值，从而实时支持资质认证决策。这正是NASA所说的“天生合格”制造的核心所在。Fringe Inspection旨在检测目前在生产后测试之前难以察觉的特定工艺扰动。这套系统可测量粉末铺展不规则、刮刀相互作用、层移、熔池异常、飞溅物堆积、分层以及意外的表面高度变化。
由于这些测量是在每一层都进行的，工程师可以看到偏差发生的时间和地点，而不仅仅是成品零件中存在偏差。这一切并非从零开始。Phase3D 与NASA 马歇尔航天中心此前的合作研究表明，条纹检测测量结果与 CT
检测到的孔隙率之间存在相关性。与美国空军研究实验室(AFRL)
开展的独立研究也显示，生产过程中标记的逐层异常与后期分析中识别出的缺陷高度吻合。当前项目旨在利用一台能够反映制造商实际部署设备的多激光加工设备，在生产规模上验证这些早期发现。正是在这种情况下，EOS M300-4 的选择显得尤为重要。M300-4系统结合了大尺寸成型空间和四个独立激光器，并且正日益成为航空航天和国防承包商用于生产工作的首选平台。在这种级别的机器上验证实时鉴定功能的可靠性，与在配备小型成型腔的单激光器研究系统上进行验证截然不同。
这项工作围绕 NASA 民用航天技术短缺 1490 至 1494 展开，这是一系列已确定的能力差距，涵盖原位监测、工艺鉴定和复杂增材制造几何形状的鉴定。它还符合已建立的航空航天认证标准，包括 NASA-STD-6030、NASA-STD-6033 和 SAE AMS7032，这些标准定义了用于飞行应用的金属增材制造组件和工艺的认证要求。
基于先前的验证案例
当前项目建立在具体的证据链之上。2024年，Phase3D公司为美国空军验证了Fringe
Research软件在EOS M290
3D打印Ti64合金上的有效性。同时，Phase3还为NASA验证了FringeResearch软件在GRCop-42材料上的有效性，采用Colibrium
Additive M2 3D打印机打印。空军的测试结果显示，81%的现场异常与CT检测到的缺陷相符，其中凹陷深度大于47微米。NASA 的测试结果显示相关性为 83%，对于大于 42 微米的凹陷，相关性达到 100%。这项研究由美国空军研究实验室
(AFRL) 第一阶段小型技术转移 (STTR) 合同资助。同年晚些时候，Phase3D 在 2024 年 Formnext 展会上推出了
Fringe Qualification 技术，将其检测能力从单台机器扩展到集中式平台，用于管理整个生产设备的现场质量。
这些结果既解释了项目存在的意义，也说明了它仍需证明哪些方面。在特定微米阈值以上观察到的100%相关性，为NASA提供了技术基础，使其能够测试“天生合格”的制造工艺是否能在生产规模上得到验证。但这些结果是在测试几何体上获得的，而不是在四激光生产系统上3D打印的具有飞行代表性的支架上获得的。
这个包含 50,000 个图层的数据集旨在回答这些相关性是否在生产规模上成立，如果成立，则定义合格/不合格标准，以便制造商在生产过程中对零件进行鉴定。
来源：南极熊
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