不带氩气，在火星上激光金属3D打印是否可行？

导读：火星上没有氩气保护，怎么进行金属3D打印？阿肯色大学的一项新研究给出了一个意想不到的答案：直接用火星大气环境。

2026年6月6日，南极熊获悉，阿肯色大学研究团队的一项最新研究表明，在火星大气（主要成分为二氧化碳）环境下进行金属激光粉末床熔融（PBF-LB）打印具有可行性。这是目前少数专门针对这一方向开展的实验性研究之一。

△相关研究成果已发表在《Journal of Manufacturing and Materials Processing》期刊，研究题目为“探索火星大气环境下的金属增材制造”

火星的氩气从哪里来

在火星上打印金属零件，听起来像科幻小说。但真正的难题不是打印机，而是气体——地球上用于保护熔融金属的氩气，在火星上几乎无从获得。

研究人员Zane Mebruer解释说，大多数金属增材制造系统在生产过程中依赖氩气。氩气可以保护熔融金属免受氧化，实现零件的逐层构建。如果没有这种保护，零件内部会形成缺陷，削弱强度。但问题在于，定居火星的人无法获得大量氩气，从地球运输成本高昂，在火星上生产也需要额外设备。

火星大气层中超过95%的成分是二氧化碳。研究人员想看看能否在二氧化碳环境下直接进行金属打印。如果可行，未来的火星殖民者或许就能利用火星上已有的资源。

△PBF-LB在人工环境下的实验装置概览

定制PBF-LB系统：在CO₂中打印316L不锈钢

为了完成这项任务，研究团队使用了一套由阿肯色大学开发的定制激光粉末床熔融（PBF-LB）系统，打印出简单的316L不锈钢测试样品。该系统配备了一台500瓦的IPG光纤激光器和一个可充入不同气体的密封腔室，使研究人员能够比较在氩气、二氧化碳和普通空气条件下的打印效果。随后，研究人员对样品进行了表面质量、氧化程度和结构完整性等方面的检测。

△激光功率对二维样品制备的影响

实验结果表明：氩气依然是最优保护气体，整体性能最强，这一结论并不出人意料。但真正引起研究人员注意的是，CO₂环境下的打印性能远优于普通空气，两者之间的差距相当显著。换言之，火星大气成分虽然无法完全替代氩气，但已具备支撑基础金属打印的可行性，足以推动后续深入研究。

目前，这项研究仍处于非常早期的阶段。研究团队也清醒地认识到当前研究的局限性：尚未完成功能性零件的打印，也尚未测试低重力、尘埃、辐射等其它火星特有的极端条件。从概念验证到实际部署，还有漫长的工程路要走。

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