航天器装置在太空中的制造和装配，以及技术的制作方法

交叉引用

本申请要求于2015年8月3日提交的美国临时申请no.62/200,568的权益，其全部内容通过引用并入本文。

本公开总体涉及制造，并且更具体地涉及航天器装置在太空中的增材制造。

背景技术：

增材制造过程将材料依次粘合在一起以形成完整的部件。部件的创建是由计算机控制的，并根据所需部件的三维形状或其他部件制造说明来生产部件。材料，也称为“原料”，可以通过熔合层或其他小部分材料粘合在一起。

许多目前的增材制造技术生产有限尺寸的部件。生产部件的尺寸受到增材制造装置的构建体积的限制。构建体积是增材制造装置可以创建部件的区域。构建体积通常在xy平面中由一区域来定义，区域中增材制造装置可以沉积或以其他方式粘合原料以形成期望的部件。例如，在熔融沉积建模装置中，xy平面由挤出机的xy平面的横向移动定义，其中挤出机创建了多个期望的部件的层。将初始层沉积到构建平台或托盘上并叠加随后的层。构建体积在z方向受到构建平台和挤出机或其他粘合装置之间可达到的最大相对距离的限制。在一些增材制造设备中，构建平台连接到z轴步进电机，并随着部件的创建而移动。在其他装置中，除了x轴和y轴之外，挤出机还在z轴上移动。

构建体积的大小是当前增材制造设备的固有限制。因为这是给定的体积，所以连续的部件永远不会比给定机器的构建体积大。这就造成了一个严重的限制性问题，那就是没有哪个生产的物体比生成它的机器更大。今天的增材制造设备正在增加印刷体积尺寸以适应更大的部件，但这些机器仍然有不可避免的尺寸限制。例如，没有增材制造设备可以被认为足够大以在其构建体积内构建整个摩天大楼；这机器会太大。

所有增材制造设备上的尺寸约束是一个瓶颈。这严重限制了可能物体的建造，其中物体可以在没有任何后加工的情况下制造最终部件或结构。

douglas，a.等人的美国专利申请14/020,658中描述的方法已经被创建，其通过将期望的部件设计划分成子部件来生产大部件，所述子部件可以通过具有有限制造尺寸的增量制造设备来生产。连接功能被添加到每个子部件设计中，使得子部件在生产后连接在一起。

航天器的发射体积和重量都受到很大的限制。当一艘航天器从地球上发射时，它将承受相当大的作用力，从而导致系统在太空中不能运行。

鉴于上述情况，需要在太空中制造航天器装置的增材制造装置。

技术实现要素：

本发明内容中介绍了一些概念。这些概念在下面的详细描述部分进一步描述。本发明内容并非旨在识别本公开的主题的关键特征或本质特征，本发明内容也不是用于帮助确定所公开的主题的范围。

实施例涉及一种系统和方法，用于在太空中组装航天器，例如卫星。一种系统包括：构建装置，具有构建区域和材料粘结组件，材料粘结组件用以接收用于制造所述物体的材料的多个部分，至少一个夹持器，位于构建区域内，用于接触所述物体以提供支撑，并且提供用于物体的至少一个散热器。系统还包括用于物体的冷却器，以及来自物体的电损耗路径。该系统还包括一移动机构，以相对于物体移动构建装置以将构建装置定位在进一步产生物体的位置处。

一种方法，包括通过扩展结构增材制造(esamm)装置，根据空间环境，微重力环境和海上环境中的至少一个中的至少一个原理图，使用增材制造材料构建至少一个航天器部件和结构。该方法进一步包括，使用作为esamm装置的一部分，并与至少一个飞行器部件和结构接触的至少一个夹持器，从至少一个一个航天器部件和结构中进行散发热量，散发冷量和导出电流动作中的至少一个。该方法还包括在制造时检查至少一个航天器部件和结构中。该方法进一步包括，通过esamm装置，组装和集成至少一个航天器部件和结构与电子组件和组件附件中的至少一个，以形成航天器的系统。

一种方法，包括通过扩展结构增材制造(esamm)装置，根据空间环境，微重力环境和海上环境中的至少一个中的至少一个原理图，使用增材制造材料来构建至少一个航天器部件和结构。该方法进一步包括，使用作为esamm装置的一部分，并与至少一个飞行器部件和结构接触的至少一个夹持器，从至少一个航天器部件和结构中进行散发热量，散发冷量和导出电流动作中的至少一个。该方法还包括，通过esamm装置，检查至少一个航天器部件和结构，同时通过esamm装置，制造，组装和集成至少一个航天器部件和结构与电子组件和组件附件中的至少一个，以形成航天器的系统。

另一种方法包括，从材料粘结组件施加第一层材料以在第一方向上生产物体；以及从材料粘结组件施加第二层材料以沿第二方向生产物体。

另一种方法包括，用材料粘结组件挤压材料来制造物体，所述材料粘结组件是构建装置的一部分，所述构建装置在构建物体的至少一个方向上具有无限制构建区域，并包括在构建对象时将至少一个阻尼机构附接到物体，物体在物体上的响应位置构建。

另一种系统包括一构建装置，构建装置具有构建区域和材料粘结组件，材料粘结组件用以接收用于制造物体的材料的部分。该系统还包括至少一个接触装置，在物体生产的至少一部分期间与所述物体物理接触，所述收缩装置提供用于所述物体的散热器，用于所述物体的冷却器和来自所述物体的电损耗路径中的至少一个。该系统还包括一移动机构，以相对于物体移动构建装置以将构建装置定位在进一步生产物体的位置处。

附图说明

结合附图，根据下面阐述的具体实施方式，本公开的特征和优点将变得更加明显，在附图中，相似的附图标记指示相同或功能相似的元件。

图1是根据本公开的一个方面的制造扩展部件的扩展结构增材制造装置的透视图。

图2是根据本公开的一个方面的制造扩展部件的扩展结构增材制造装置的分解透视图。

图3是根据本公开的一个方面的生产扩展部件并示出材料粘结系统的扩展结构增材制造装置的底部透视图。

图4a和图4b是根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置的视图，该扩展结构增材制造装置包括齿轮，并且产生具有齿轮引导形貌的部件。

图5是根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置的分解透视图，该扩展结构增材制造装置包括齿轮，并产生具有齿轮引导形貌的扩展部件。

图6是根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置的透视图，该扩展结构增材制造装置包括具有半球形齿的齿轮，并且产生具有引导形貌的部件。

图7是根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置的透视图，该扩展结构增材制造装置包括辊子，并且产生具有引导形貌的部件。

图8是根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置的分解图，该扩展结构增材制造装置包括辊子。

图9是根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置的侧视图，该扩展结构增材制造装置包括踏板。

图10是根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置的底部透视图，该扩展结构增材制造装置包括踏板。

图11a和11b是根据本公开的一方面的扩展结构增材制造装置的视图，该扩展结构增材制造装置包括蜗轮，并且产生具有引导形貌的部件。

图12是根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置的侧视图，该扩展结构增材制造装置包括推进器。

图13是根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置的侧视图，该扩展结构增材制造装置包括推进器和抓斗臂。

图14是根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置的侧视图，该扩展结构增材制造装置包括推进器和抓持臂，并且描绘示例性的材料源。

图15是根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置的透视图，该扩展结构增材制造装置具有臂，臂具有精细的和粗略的控制元件。

图16是根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置的透视图，该扩展结构增材制造装置具有多个材料粘结组件。

图17是根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置的侧视图，该扩展结构增材制造装置具有附加的臂，每个臂包括附加的粘结组件。

图18是根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置的透视图，该扩展结构增材制造装置具有一关节臂，关节臂包括一扫描装置。

图19是根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置的透视图，该扩展结构增材制造装置包括一构建托盘。

图20是根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置的侧视图，该扩展结构增材制造装置具有延伸的垂直定向辊。

图21是根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置的透视图，该扩展结构增材制造装置创建了一圆盘。

图22是根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置的透视图，该扩展结构增材制造装置创建了一大圆筒。

图23是根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置的透视图，该扩展结构增材制造装置创建了一个多桁架结构。

图24是根据本公开的一方面的流程图，其示出了使用扩展结构增材制造装置来创建一部件，即一扩展结构的示例性过程。

图25a和25b是根据本公开的一个方面的用于在太空中制造的航天器的扩展结构增材制造装置的视图。

图26是根据本公开的一个方面的生产扩展部件的扩展结构增材制造装置的局部视图。

图27a-27d示出了根据本公开的多个方面的印刷结构的视图，该结构被抓住，被锁定在位并且位置闭合的特写。

图28a-28e是根据本公开的多个方面的配合在一起的配对的印刷结构的透视图。

图29a是根据本公开的一个方面的航天器套件的框图。

图29b是根据本公开的多个方面的在太空中制造太空船或卫星的过程的流程图。

图30a和图30b是根据本公开的多个方面的被组装的航天器的视图。

图31是根据本公开的多个方面的用于太空中的航天器的扩展结构增材制造装置组装部件的视图。

图32是根据本公开的多个方面的用于太空中的航天器的扩展结构增材制造装置组装/制造部件的另一视图。

图33仍是根据本公开的多个方面的用于太空中的航天器的扩展结构增材制造装置组装/制造部件的另一视图。

图34a-34d是根据本公开的多个方面在太空中制造的部件。

图35是根据本公开的多个方面的扩展结构增材制造装置组装/制造用于太空中的航天器的部件的又一个视图。

图36仍是根据本公开的多个方面的用于太空中的航天器的扩展结构增材制造装置组装/制造部件的另一视图。

图37是根据本公开的多个方面的扩展结构增材制造装置组装/制造太空中的航天器。

图38a-38c是根据本公开的多个方面的扩展结构增材制造装置的内部视图。

图39是根据本发明的一个方面的计算系统的框图。

图40a和40b是可以具有偏移重心的装置和部件的视图。

图41a和41b是可以在太空中生产的结构的视图。

图42是可以在太空中生产的结构的实施例。

图43是可以在太空中生产的结构的实施例。

具体实施例

这里参考附图来描述实施例，其中贯穿附图使用相同的附图标记来表示相似或等同的元件。附图不是按比例绘制的，并且它们仅被提供用于说明在此公开的各方面。以下几个公开的方面是关于非限制性示例应用，以用于说明。应该理解的是，阐述了许多具体的细节，关系和方法以提供对此中公开的实施例的全面理解。然而，相关领域的普通技术人员将容易认识到，所公开的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下或者利用其他方法来实践。在其他情况下，未详细示出公知的结构或操作以避免模糊本文公开的方面。实施例不受所示的行为或事件的顺序的限制，因为一些行为可以以不同的顺序发生和/或与其他行为或事件同时发生。此外，并非所有示出的动作或事件都需要实施根据实施例的方法。

尽管提出的宽范围的数值范围和参数是近似值，但在具体的非限制性实施例中列出的数值被尽可能精确地指出。然而，任何数值固有地包含必然由它们各自测试测量中发现的标准偏差导致的某些误差。此外，本文公开的所有范围都应被理解为涵盖其中包含的任何和所有子范围。例如，“小于10”的范围可以包括最小值0和最大值10之间(以及包括)的任何和所有子范围，也就是说，具有等于或大于零的最小值的以及等于或小于10的最大值的任何和所有子范围，例如1至4。

本公开涉及能够实现大型连续结构的增材制造的设备，系统和方法。这样的结构可以在不提供比正在生产的结构更大的构建体积的情况下构建。在各个方面，根据本公开的设备可以在以下例如，但不限于的空间环境，微重力环境，地面环境，自由落体环境，航海环境，可变力环境，其他受控环境，无重力环境等的环境中起作用。根据本公开的设备可以创建期望的部件作为物体，结构，消耗性部件，替换部件，实验对象，轮班修理，前述中的任何部分等。制造这些部件的指令可以在设备内预先编程，由本地计算装置(例如，包含增材制造设备的空间站上的计算装置)提供，从远程位置发送(例如从远程服务器，从另一个天体或航天器上的计算装置接收)，或者在阅读本文的描述之后在相关领域的技术人员显而易见的另一个位置接收或生成。

本文公开的扩展结构增材制造装置和相关方法具有用于构建大型结构，部件和物体的许多应用。它可以用于构建比典型机器的构建体积更大的任何物体。这些应用包括但不限于：建造建筑物的梁；大型摩天大楼的基础设施；大型天线和通讯设备；专门为其预定用途创建的生成型设计结构；太空中的大结构；建筑物的导管和管道，包括90°弯的管道；机身或其部分(例如航天器机身)；车辆底盘和车架；船舶的部分，潜艇及类似物体；压力容器；和其他大大小小的物体。

在太空创造一个结构时，会出现一些挑战和机会。一般来说，在太空上建造一个结构比在地球上建造这个结构并把它运输到太空进行最后的装配要好。通过在太空创造结构，该结构不受发射时重力，振动和附加的加速力的影响，因此它需要更少的质量和过度建造。该部件可能重量要小得多，因此占用的有效载荷量要少得多。

由于“构建体积”的限制，大规模的部件不能仅仅通过将相当的增材制造装置运输到太空而实现。根据本公开的装置可用于在太空中构建大型部件，连续结构和其他物体。潜在的天基应用的例子包括建造：大型结构；巨型结构；空间站；天基太阳能发电基础设施；卫星部件；对接站；燃料库；小行星采矿基础设施；航天器(载人或无人)；行星体发展基础设施；生成设计结构；专门为其预定用途而创建；大于可展开的刚性梁和桁架；或前述任何部分。

根据本公开的装置能够生产比任何给定的构建体积更大的连续部件。采用扩展结构增材制造方法，装置或正在制造的部件随着其构建三维部件而移动。在创建过程中，正在构建的部分超出构建区域。该设备可以通过与蜗轮，轮子，推进器或其他已知的横移方法连接而移动。

至少部分由原材料和预制组件制造的卫星和其他航天器可以为整个系统设计和任务执行提供实质性的优势。根据本公开的装置可以在沿途附接和嵌入组件的同时制造不确定长度的结构。这种方法允许在发射的有效载荷中实现最佳填充效率和质量使用。

根据本公开的装置被配置为构建，组装和/或检查航天器或航天器的一部分。该装置使用增材制造，特别是使用扩展结构增材制造机器技术和机器人操作，以及结构和电气机构。这种装置可以被配置成修理和修改现有的太空中的航天器。通过集成到装置中或与装置通信，检查装置进行构造结构和组装组件的检查。

根据本公开的各种装置可以在加压环境(例如航天器内)中，在太空环境中，在天体上发挥作用，并同时暴露在太阳辐射，极大的极端温度和梯度，原子氧等等环境中。

现在参考图1-3，其示出了根据本公开的多个方面的制造部件102的扩展结构增材制造装置100的各种视图。

术语“部件”在本文中可以用来指全部或部分地由本文公开的扩展结构增材制造装置创建的物体。这样的物体可以是连续的结构，当它们被创建时它们从材料粘结组件延伸出去。示例性结构，例如梁或支撑件，在轮廓上看通常可以是线性的。其他结构，例如压力容器，通信阵列，导管或航天器的多个部分可具有更复杂或不规则的轮廓。

扩展结构增材制造装置100(有时被称为“esamm”装置)可以具有本体和/或框架104，材料粘结系统202和移动机构106，移动机构106被配置为在部件制造期间相对于部件移动增材制造装置。如图2所示，材料粘结系统202可以包括一可移动材料粘结组件204，可移动材料粘结组件连接到材料粘结组件定位系统206，例如横动。定位系统206将材料粘结组件204移动到装置100内。在各个方面中，材料粘结系统202包括多个材料粘结组件204，材料粘结组件可经由一个或多个定位系统或经由运动机构的多个部分移动。

在一个方面，定位系统206是横动系统。横动系统206与框架104物理地接合并由框架104支撑。横动系统可以包括以一个或多个轴线定向的多个线性致动器。每个线性致动器包括一步进马达，步进马达连接到使螺杆驱动的直线导轨旋转的齿轮箱。一滑架被连接，以被移动到轨道，使得滑架和附连的组件，例如其他线性致动器和材料粘结组件204，的精确定位成为可能。

在一些方面，定位系统206被省略，并且移动机构106定位材料粘结组件204。

框架104可以是单件，例如铸件或模制件，或者框架104可以由多件形成。框架104可以包括容纳模块化和/或可互换组件(例如，控制电子模块，原料模块等)的多个部分。在一些方面，框架104是单壳式结构。

材料粘结系统202可以是增材制造装置的一部分，垫子具有固定到框架104或框架104的一部分的固定部件，以及用于打印诸如材料粘结组件204之类的材料的一个或多个可移动部件，使得材料粘结组件204可以相对于框架104移动。材料粘结组件204可以是熔化所接收的原料，例如聚合物长丝的挤出机，并且通过定位系统206和移动机构106放置熔化的长丝以创建期望的部分。材料粘结组件204可以包括选择性激光烧结(sls)机构或直接金属激光烧结机构(对于该机构，可移动部分可以是作为装置100的一部分的扫描仪系统的一部分)。在一些方面中，材料粘结组件204可以是焊接装置，例如电弧焊机，能量束焊机，氧燃烧或气体焊机，电阻焊机或固态焊机。在其他方面中，在阅读了本描述后，材料粘结组件204可以是立体平版印刷装置，喷墨头，包覆头，具体的或其他固化材料沉积装置，或对相关领域的技术人员显而易见的任何其他装置。在使用多个材料粘结组件204的情况下，这种多个材料粘结组件204可以结合或以其他方式沉积不同的材料或具有不同的特性(例如，不同的分辨率)。

传统的打印机具有由打印头的移动范围限定的打印量。装置100能够在打印机所定义的打印体积之外创建连续的部件，从而提供可用于创建部件102的扩展区域，这在传统的增材制造机器中是不存在的。

在部件102创建期间，装置100经由移动机构106相对于部件102移动，反之亦然。移动机构106可以是各种推进机构中的任何一个或多个。一种这样的推进机构是可移动的接合机构，例如一个或多个固定或可移动的臂110。臂110可以是刚性的或者与一个或多个接头108，例如铰链和/或球窝接头铰接。臂110可以包括夹紧爪112或可以使部件102接合和/或稳定的其他部分。在其它方面，移动机构106可以包括滚子，可移动轨道，蜗杆，轮子(包括嵌齿轮，例如齿轮，小齿轮和带有钢球滚的齿轮)或直接推进器(如小型喷气推进器或火箭推进器)。用于这种运动机构106的驱动器可以是机械的和/或电子的(例如经由电动机和可选的齿轮箱和/或电缆和滑轮；齿条和小齿轮)和/或液压的(例如经由连接到可动部分的液压流体和活塞)。运动机构106可以是，例如机械的和/或化学的(如在火箭中)。

扩展结构增材制造装置100可以在其下方叠加地构造部件102。然而，当装置100达到由材料粘结系统202限定的传统“构建体积”的范围时，装置100实际上“爬上”正在构建的部件100和/或将该结构移动到esamm的传统“构建体积”之外。因此，esamm能够创建部件102的附加的，连续的，顺序的部分，从而生成比期望的装置大得多的部件102。

随着部件102的打印部分变得越来越大和/或越来越长，装置100可以以必要的步进沿着部件102爬升或以其他方式调动，使得材料粘结系统202保持与部件102的正确距离。在一些方面，材料粘结组件204与移动机构106连接或分离。分离将使得装置100能够具有可变的调节水平，从而允许比移动机构106所允许的更高精度的粘结表面(例如，印刷表面)。例如，在移动机构106在z轴上允许大的步进(1mm，1cm，1m等，取决于应用)的情况下，材料粘结系统202可以包括横移206，该横移206在z轴上以更细的步进(10,20,100微米等，取决于应用)移动材料粘结组件204。以这种方式，装置100可以创建部件102的几个层而不需要由移动机构重新定位部件102。

因此，可以通过这种方式创建非常复杂的结构，而不受长度，许多更传统的制造技术，或引力的限制。

在一个方面中，移动机构106可以包括臂110，壁具有诸如爪112之类的机械臂。臂110可以在机电装置的帮助下沿着每个臂110具有多达6个自由度，机电装置例如为伺服电机。在其他方面中，臂110可以有更多或更少的自由度。臂110被用于定位致动夹持机构(爪112)以抓住所形成的部件102并且相对于部件102机器人地调动。操纵器和臂110可以在大小，数量和位置的范围内变化，以沿着已制造的项目以及已存在的需要在其上制造的结构，实现相同类型的爬升运动。

在其他方面，臂110包括抓握脚。抓握脚可具有施加在其上的粘合剂，具有高摩擦接触表面，可变形，包括静电粘附元件，真空或其他抽吸附接元件等，以便以期望的方式附接到部件102上。

在其他方面中，臂110包括装置，装置以类似于休闲的，基于地球的爬升的方式来促进爬上部件102。装置包括模块，其使用一锚接入部件102，以用于保持，同时沿着部件102调动，创建多个锚以代替制造后的锚集成/使用。镐和其他表面钻孔装置也可以用于在表面“咬住”以允许调动。

在各个方面，装置100包括或连接到一个或多个原料源。原料是适于部件生产的任何材料或材料的组合。原料可以是塑料，金属，有机材料，无机材料或这些材料的组合。在阅读本文描述之后，相关领域的技术人员将显而易见的是，一些材料，例如丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)，聚碳酸酯(pc)，聚乳酸(pla)，高密度聚乙烯(hdpe)，聚苯砜(ppsu)，焊丝，聚合物基质复合材料，聚醚醚酮(peek)，铋，铝，钛，锡，陶瓷，玻璃，碳纤维等可以用于通过增材制造生产所需的部件。在一些方面中，原料处于适当的状态，形状，尺寸和/或其它物理特性，适合于由材料粘结部件利用。原料可以由小行星风化层，其他天体的风化层，由空间碎片，由垃圾，由废弃部件等产生。在一些方面中，原料是含有金属粉末的聚合物长丝。在其它方面中，原料是含有碳纳米管，纤维等的聚合物。在其它方面中，原料是树脂，含有填料，粘合剂和/或粉末等的树脂。原料可以是液体或具有不同物理状态的材料的组合(例如固体和液体)。

在一些方面，装置100包括安装在框架104内或框架104上的控制电子装置。控制电子装置可以在阅读了此中的描述后，通过对本领域技术人员显而易见的机制来操作装置100的部分和/或从其他源接收操作命令。

虽然在图1-3中示出部件102的是线性梁，装置100可以用于生产具有非线性轮廓的部件102。例如，装置100可产生具有任何所需尺寸(例如，10米，100米，1或更多公里)的碟形部件102。装置100可以生产复杂的结构，例如格子，压力容器，航天器模块等。

在一些方面，打印区域可以相对于先前形成的多层部件102而成角度。这是形成部件102的弯曲部分的一种方式。装置100可以以这种方式定向并向内螺旋，从而形成盘子或其他环形结构。在阅读了本文的描述之后，对于相关领域的技术人员显而易见的是，装置可以以其它方式定向或以其他方式创建部件102的多个部分，以便创建部件102的期望的线性或非线性结构。

现在参照图4a，4b和5，其示出了根据本公开的各个方面的扩展结构增材制造装置100的各种视图，装置包括齿轮臂404，齿轮臂404具有保持在轴406内的可关节连接的轮子408。在其他方面，装置100包括移动机构106的附加部分，其使得装置相对于部件102移动。如图4a-b所示，装置100可以生产部件102，部件具有引导形貌402，如多列牙齿。引导形貌402是由装置100创建的任何结构，其与移动机构106接合，以协助保持部件102和装置100之间的定位。在部件生产前，引导形貌402可以被集成到部件102中或被添加到部件102的期望设计。引导形貌402可以是连续的，如图4a至5所示，或被定期创建。例如，可以以限定的间隔将凹入的环形件集成到部件102的表面结构中，在部件102被生产时为移动机构提供抓握部件102的位置。引导形貌402可以是一列或多列正齿轮(如图4所示)，蜗杆齿(如图11所示)，螺旋齿等。引导形貌402可以是一系列缺口(如图7所示)或一系列突起。引导形貌402可以包括粗糙表面或增加移动机构与部件102之间的摩擦力的其他特征。在阅读本文的描述之后，相关领域的技术人员显而易见的是，引导形貌402可以是任何规则或不规则的表面处理，以有利于引导和定位部件102。在不同的方面，不形成引导形貌402。

轮子408包括能够与平坦齿轮表面形貌402或齿条表面形貌42相互作用的齿形表面。在其它方面，轮子408具有正齿轮或螺旋齿轮表面，能够与表面形貌408相互作用，表面形貌被配置为产生正齿轮或螺旋齿轮。

齿轮臂404可以或不可以围绕框架104均匀地间隔开。在一些方面，齿轮臂404可以借助于机电装置沿每个臂404具有高达6个自由度，机电装置例如为伺服电机。在每个臂404的底部是马达和正齿轮408，正齿轮在表面形貌402处锁定到部件中。虽然垂直移动主要由臂404控制，一调节机构确保材料粘结部件204保持在理想范围内。控制电子装置可以搁置在装置的顶部，但是可以移动到任何地方和/或容纳在封闭结构内，或者也可以不封闭。

配置为可具有两个，三个，四个，五个，六个或更多个臂的多臂式齿轮机构的运动机构106，可提供三个主要益处。首先，通过使用齿轮或设计结构，包括牙齿或没有牙齿，并使用另一种解决方案，确保所需的爬升率(1到1,2到1,3到1等)。其次，手臂可以轻松地进出，以允许各种直径，即使在相同的结构内。最后，可以调整齿轮爬升率以创建弯曲的结构，允许超出1轴建造的移动。

现在简要地参考图6，其示出了根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置100，其包括具有半球形齿的齿轮408，并产生具有引导形貌402的部件102。部件102可以用容纳引导形貌402的外部引导部分来制造。这种外部引导部分可以经由横向部件602从期望结构604移除。在形成部件102之后，可以移除外部导向部分和横向部件602，留下需使用的期望的部件604。

现在参考图7-8，显示了扩展结构增材制造装置100的各种视图，装置包括辊并制造具有引导形貌的部件。

在一些方面，移动机构106可以包括两个或多个滚轮臂702。每个滚轮臂702包括辊704。在其他方面，滚轮臂702包括旋转球或其他物体，其可以沿着包含缺口的轨道或者沿着部件102的光滑表面滚动。部件102可以包括表面形貌402，其沿着部件102的长轴形成一系列缺口。滚轮臂702可以由致动器706控制，其提供可变的力并且允许装置100容纳变化的横截面的部件102。滚轮臂702的力是可变的，以调整任何大小的轮廓而不打滑。辊704的尺寸，数量(一个，两个，三个或更多)，以及沿制造部件102实现相同类型的攀爬运动的位置可以在范围内变化，并且用于滚动机构的材料可以用于任何操作目的(例如粘合剂，高摩擦力，柔软)。

现在参照图9-10，示出了扩展结构增材制造装置100的各种视图，装置包括踏板臂902。

移动机构106可以包括踏板臂902。每个踏板臂902可以包括两个或更多个关节连接的踏板904，允许踏板904接触部件102的侧面。踏板904可以根据与部件102接触的角度进出。与基于齿轮的装置102类似，包括踏板臂902的装置具有在构建期间以及从一个部件102到下一个部件构建期间改变直径的能力。与齿轮系统不同，该结构不必特别设计成适合踏板904。只要踏板可以与部件102的外表面保持一致的接触，就可以保持定位。

现在参照图11a-b，其示出了根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置100的视图，装置包括螺旋齿1102，并生产具有引导形貌402的部件102。

在一个方面，装置100可以包括两个，三个，四个或更多个移动式或非移动式螺旋齿臂1102，每一个都包括机动蜗轮。在部件制造期间，该齿轮将穿入到部件102的引导形貌的齿中。

现在参照图12，其示出了根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置100的侧视图，装置包括推进器1202。

在一些方面中，推进器1202，例如rcs推进器或类似装置或推进器荚可以代替移动机构106的其他部分，或除了移动机构106的其他部分之外被集成到装置100中。这样的配置允许装置100沿着正被创建的部件102移动而没有任何直接接触。

现在参考图13，其示出了根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置100的侧视图，装置包括推进器1202和抓斗臂110。

在各个方面，移动机构106包括精细运动控制装置和大幅运动控制装置。推进器1202可以是大幅运动控制装置的示例，其能够将装置100移动很长的距离，并且不能够精确且快速地将装置100定位在较小的距离上。推进器1202也可以将装置100从一个区域移动到另一个区域。例如，装置100可以产生100米长的桁架，并经由推进器1202或类似的推进装置传递到桁架的中点，并开始创建与第一桁架连接并正交的第二桁架，由此形成更复杂的部件102。精细运动装置包括臂110，滚轮臂702，踏板臂902，齿轮臂404等。精细运动装置抓住或以其他方式接触部件102并使装置100相对于部件102稳定。通过这种精细运动控制装置，装置100可以在其形成时“向上”移动部件102。一些精细运动控制装置可以用于沿着部件102移动或者横越装置100。

现在简要的参照图14，其示出了根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置100的侧视图，装置包括推进器1202，抓斗臂110和代表性材料或原料源1402。材料源1402容纳和/或生产原料。在一些方面，材料源1402被集成到装置100中。在其他方面，材料源1402是可拆卸的，可替换的或可再填充的。在其他方面，材料来源1402是另一装置，车辆或主体。

现在参考图15，其示出了根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置100的透视图，装置具有臂1502，臂具有精细控制元件和大幅控制元件。

在一个方面，移动机构106包括一个或多个组合臂1502。每个组合臂1502具有精细电机1504或其他机构或组件，以允许装置100的小规模移动(1cm步长或更小)。每个组合臂也可以包括大电机(定位在图15中的框架104内)或其他机构或组件，以允许大规模移动(例如，10cm步长或更大)。精细电机1504是精细的运动控制装置。大电机是一个大幅运动控制装置。大电机1506和/或其它大幅运动控制装置可以是高扭矩装置，能够将物体连接在一起或在一个或多个物体上施加显着的力。大电机1506也可以用于推动装置100离开表面，提供推进。

在一些方面，装置100可以包括安装在臂1502上的附加增材制造装置或其部分。例如，臂安装挤压器1508可以定位在臂1502的端部上，从而允许结构或部分结构被挤出机1508创建。在一些方面中，整个增材制造装置可以安装在臂1502的端部上，或者更一般地，安装在移动机构106的一部分上。在其它方面，只有增材制造装置的沉积或结合部分是安装在臂1502的端部。在这种情况下，沉积或结合部分可操作地连接到原料源和创建结构所需的其他部分。臂1502可以包含通道，路径或其他结构，其将挤出机1508，打印头等连接到容纳在装置100内或连接到装置100的原料源。在阅读了本描述后，本领域技术人员后显而易见的是，其他构造，修理，检查和/或观察装置可以安装在臂1502上。

现在参考图16，其示出了根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置100的透视图，具有多个材料粘结组件204。装置100可以包括多个材料粘结组件204。这种粘结组件204可以连接到框架104，连接到相同或多个横移206，连接到移动机构106的用于移动到操纵臂的部分，或者相关领域的技术人员在阅读了本文的描述之后显而易见的其他连接。材料粘结组件204可以各自通过不同的机制(例如熔融沉积成型，焊接等)粘结不同类型的材料和/或粘结材料。装置可以包括多个移动装置，包括推进器1202，臂1502(在图16中未示出)等。粘结组件204可以使用相同的材料或不同类型的材料来形成其结构及其部分。

现在参考图17，其示出了根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置100的透视图，具有附加臂1702，每个臂包括附加的粘结组件204。装置100可以包括被配置用于不同材料，结构分辨率等的多个粘结组件204。例如，装置100可以包括通过挤出热塑性塑料而产生高分辨率部件的一个粘结组件204a和通过挤出产生较低分辨率部件的第二粘结组件204b。在一些方面，臂1702包括定位系统206的全部或一部分。

现在参考图18，其示出了根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置100的透视图，具有铰接臂1802，铰接臂包括附件1804，即扫描装置。

装置100可以包括具有附件1804的一个或多个臂1802。例如，附件1804可以是扫描仪(如图18所示)，照相机或其他检测设备。附件1804也可以是例如图15中所示的操纵器臂，爪或其他装置。对于相关领域的技术人员而言，在阅读了本文的描述之后，显而易见的是，附件1804可以是便于创建部件102的任何机构，其确保部件102的质量，协助将部件102连接到其他物体，等等。

现在参照图19，其示出了根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置100的透视图，包括构建托盘1904。附件1804可以是构建托盘1904，提供用于创建部件102及其部分的表面。

现在参考图20，其示出了根据本公开的一个方面的扩展结构增材制造装置100的侧视图，具有延伸的垂直定向辊2002。辊2002便于装置100横跨结构的移动，结构包括通过粘结组件204产生的部件102。推进器1202可以用于将装置100从部件102的一部分转移到另一部分或从一个区域转移到另一个区域。

现在参考图21-23，其示出了根据本公开的各个方面的扩展结构增材制造装置100的透视图，装置产生非线性结构102。

装置100可以产生弯曲结构102，例如图21所示的盘子或图22所示的大圆筒。移动机构106的各个部分可以被用来重新定向装置100，使得能够产生非线性结构。例如，推进器1202和辊子2002可以用于在创建结构时重新定向和引导装置100。定位粘结组件204的移动机构206也可以放置粘结组件204，使得可以创建复杂的结构。

装置100可以创建结构102的第一部分，例如第一桁架2302，并且可以重新定向并创建结构102的附加部分，例如第二桁架2304，其连接到第一桁架2302并从第一桁架2302延伸出去。

现在参考图24，其示出了根据本公开的一个方面的示例性过程2400的流程图，其使用扩展结构增材制造装置100来创建部件102。

过程2400从步骤2402开始，控制立即转到步骤2404。

在步骤2404，装置100接收部件102的全部或部分打印指令。在一些方面，控制电子装置将引导形貌402或其他结构添加到部分指令，以便于装置100创建部件102。

在各个方面中，装置100包含打印指令，并且步骤2404可以被省略。

在步骤2406，部件102的第一部分由装置100接收。第一部分可以由另一个增材制造装置制造，或者由另一来源(例如，通过其他方法制造)提供。第一部分用作基础来创建部件102。其他部件可以在部件创建过程期间被接收并集成到部件102中。例如，可以周期性的添加钢筋。

在其它方面，第一部分先前已由装置100创建。例如，提供第一桁架。使用过程2400来创建连接到所提供的第一桁架的附加结构。

在步骤2408，部件102的第一部分被定位在装置100内以便于创建部件102。

在各个方面，装置100创建部件102而不利用由另一个源提供的第一部分。步骤2406和2408可以被省略。

在步骤2410，装置100创建部件102的一部分，例如一个或多个层。在材料粘结系统202包括z轴移动的情况下，可以产生多个层。

在步骤2412，在装置100不能再在关于部件102的当前位置产生部件102的层之后，确定部件102是否完成。如果部件102完成，则步骤2416执行，结束过程2400。如果部件102未完成，则移动机构106重新定位装置100和/或部件102以使得能够由装置100创建部件102的附加部分。

以这种方式，当装置100相对于物体移动时，装置100可以创建部件102的一部分，或者装置100可以创建一部分，停止创建，相对于部件102重新定位其本身，并重新开始创建部件102的部分。装置100因此可以形成非常长的物体，如基本上无限长的梁，管等。

图25a是用于制造太空中的航天器的扩展结构增材制造(esamm)装置100'的实施例的侧视图，图25b是esamm装置100'的仰视图。esamm装置100'具有主体或框架2504，该主体或框架2504被配置成在空间中飞行，同时使用增材制造技术制造，用于航天器(即，图38的航天器3800)。装置100'可以包括具有末端执行器2512的多个机械臂2510。取决于要在航天器制造和组装的每个阶段执行的操作，每个操纵器2510的末端执行器可以是不同的或互换的。

主体或框架2504可以包括主支撑总线2530，主支撑总线2530具有用于航空电子设备，机械臂控制，电力管理和控制以及其他计算功能的控制系统。装置100'可以包括一个或多个计算装置(即，用于执行这里详细描述的一个或多个功能的计算装置4150)。

装置100'可以包括与主体或框架2504集成或连接的太阳能面板2505，用于使用来自太阳的太阳能为装置100'提供动力。主体或框架2504包括表面2504b，制造部件通过输出端口2519被挤压到该表面2504b上。输出端口2519可以位于表面2504b的中心。输出端口2519可以具有与主体2504的中心轴线对齐的轴线。在输出端口2519周围，可以存在至少一个检查系统2535。检查系统2535可以包括x射线检测，红外成像检测，超声成像，可见光谱成像或检测，或其他检测技术，用于检测制造部件的放置，另一部件的附接，预制部件的集成，机器人操作器功能，正在执行的构建过程等。检查系统2535可以包括用于制造和组装航天器的部件的计算机视觉增强的过程。在一些实施例中，检查系统2535可以包括光学连接到一个或多个成像系统的多个透镜。

所示的主体或框架2504具有大致八边形的构造。其他形状和结构也可以使用。主体2504可以包括存储隔间，存储隔间用于存储用于在太空中修复装置100'的补给，以及预制部件，预制部件用于整合到正在构建的航天器或航天器系统中，等。装置100'可以包括额外的末端执行器，用于根据制造和组装操作来交换末端执行器。装置100'可以包括esamm打印机2550(在主体内)，用于使用诸如三维(3d)部件的增材制造部件进行打印，以用于创建要在太空中组装的结构以形成航天器。打印机2550的输出是输出端口2519。

图26是产生扩展部件2602的扩展结构增材制造装置100”的实施例的局部视图。装置100”可以包括航空电子设备2640，其可以包括计算装置(即，图41的计算装置4150)，用于控制装置100”的轨道和飞行和/或装置100”的部件的功能。航空电子设备2640可以包括机械臂的操作和移动，如图25所示。装置100”可以包括挤出机2608和横向系统2606(即定位系统)，装置100”还可以包括热控制区域2603，以控制在极端的空间环境中的增材制造过程周围的环境。作为非限制性示例，部件2602可以形成在装置100'的内部壳体2617内并且通过装置100“的输出端口2619挤出，部件2602可以包括复杂结构，例如格子，桁架或其他细长结构。

图27a-27d示出根据本公开的各方面的打印结构2705的视图，该结构被抓住，锁定在位并且锁定位置闭合。在图27a中，提供预制部件2705。预制部件可以由装置100'印刷或者通过另一种制造技术预制。预制的部件2705将被放置或附接到另一部分或结构2703上。该另一结构2703可以是打印结构。部件2705用箔材料绝缘。在图27b中，部件被端部执行器2710抓住。部件通过端部执行器2710连接，端部执行器2710可抓住部件，移动部件并保持部件。部件2705锁定在图27c中的位置，其中，部件的相对侧2707被显示。图27d中示出了紧固件2709。紧固件2709可以在图27d所示的安装之前由装置100'制造。esamm可以制造连接结构，提供用于安装预制部件2705,例如太阳能电池阵列，的结构和布置。所制造的连接结构包括被设计成接收紧固件2709的连接特征。连接特征可以被设计为可逆地与紧固件2709连接。

图28a-28e是装配在一起的可连接打印结构的实施例的透视图。在图28a中，末端执行器2812是爪或夹持器。所示的末端执行器2812夹紧第一部件2802a。如图28b所示，第一部件2802a被移除并移动。如图28c所示，通过具有末端执行器2812的机械臂使第一部件2802a朝向第二部件2802b移动。如图28d所示，第一部件2802a和第二部件2802b通过机械臂被搭扣或连接在一起。在图28e中，在第一部件2802a连接或紧固到第二部件2802b之后，机械臂释放第一部件2802a。

图29a是根据本公开的一个方面的航天器套件2900a的框图。航天器套件2900a可以包括至少一个电子组件ea1，ea2，...eay和至少一个航天器材料sm1，sm2，...smx，用于使用增材制造技术制造太空中的部件。航天器套件2900a可以包括至少一个组件附件ca1，ca2，...caz。多个电子组件ea1，ea2，...eay可以包括至少一个计算装置(即，图41的计算装置4150)。应该认识到，在实际应用中，航天器套件2900a可以包括图29a中没有明确示出的许多其他部件和特征，为了简洁起见，这里未包括。

计算装置(即，图39的计算装置4150)可以用程序或软件预先编程以控制正在运行的航天器的各种操作。在一个实施例中，计算装置在离开地球或远离地球之前被编程。至少一个电子组件ea1，ea2，...eay可以包括至少一个电子组件，以控制航天器的轨道并且在飞行期间稳定航天器于太空中。至少一个电子组件ea1，ea2，...eay可以包括电力管理和控制模块。

至少一个电子组件ea1，ea2，...eay可以包括用于执行监视成像的电子组件。作为非限制性示例，至少一个电子组件ea1，ea2，...eay可以包括一成像传感器阵列系统。

至少一个电子组件ea1，ea2，...eay可以包括用于发送和/或接收通信的至少一个通信系统(即，图33的通信系统3320)。在一个实施例中，通信系统可以包括用于重复从一个卫星到另一个卫星的通信的系统。通信可以包括视频通信，卫星/蜂窝通信，全球定位系统坐标通信，数据通信等。

至少一个电子组件ea1，ea2，...eay可以包括用于检测和报告天气状况的一个或多个天气检测模块。

航天器套件2900a可以包括材料(即航天器材料sm1，sm2，...smx)，用于使用增材制造在太空中创建至少一个天线3340，天线用于在通信中使用。天线3340一旦形成，则电连接到至少一个电子组件(即，通信系统3320)。作为非限制性示例，至少一个天线3340可以包括如图33所示的抛物面天线。然而，抛物面天线可以具有各种形式的抛物面反射器，而不限于圆盘形结构。天线3340可以由金属构成，以形成金属天线或用于天线的其他材料，其被配置为间隔安装和操作。天线可以是金属片式抛物面天线或金属栅格抛物面天线。

所述至少一个组件附件ca1，ca2，...caz可以包括太阳能板(即，图31的太阳能板3115)，电力存储装置或蓄电池，以及用于组装和/或操作航天器(即，图38中的航天器3800)的必要组件。在一个实施例中，结构(即，图31的结构3123)可以使用增材制造产生，以制造卫星臂。太阳能电池板连接到卫星臂并电连接到电力存储装置，以在太空中为航天器供电。套件2900a可以包括esamm装置100'。在一些情况下，套件2900a可以省略esamm装置100’。esamm装置100’可以用设备100或在此描述的其他变型代替。

图29b是示出用于在太空中制造的航天器或卫星的过程2900b的实施例的流程图。在过程2900b的块2902处，发射具有航天器套件2900a的封装的有效载荷。在框2904处，部署esamm装置100’。在框2906处，是esamm装置100’。在框2908处，esamm装置100’可以组装至少一个合成系统，所述至少一个合成系统可以包括与组成附件和电子组件中的至少一个装配的制造部件。当制造部件被组装时，所制造的部件可以机械地，电气地连接，或者使用机械连接和电气连接的组合连接。在框2910处，esamm装置100'检查合成系统。框2910可循环回到框2906，以形成下一个结构，使得框2906,2908和2910得以对每个合成系统重复以完成航天器，其中每个合成系统在太空中需要被制造和/或组装。在一些情况下，附件被集成到制造部件或装配系统中。在一些情况下，部件，附件和电子组件根据示意图或方案被连接在一起或被集成。在框2912处，在组件，结构和合成系统被制造和组装之后，航天器被放置在太空中操作。

图30a是组装的航天器3000的实施例的透视图，图30b是侧视图。esamm装置100'可以构建扩展结构3002'，其具有格架或桁架构造，以及第二扩展结构3002，其远离航天器3000的中枢延伸。格架或桁架构造具有四个臂，臂具有一中心体。每个臂具有与其连接的一航天器外壳3005。航天器外壳3005可以是套件的一部分，使得外壳3005预制在地球上。在替代实施例中，航天器外壳3005可以在太空中使用增材制造生产。在又一个实施例中，航天器外壳3005是第三方发射的改变用途的航天器。

图31是扩展结构增材制造装置100'的实施例的视图，装置装配用于太空中的航天器的部件。航天器(即航天器3800)可能需要太阳能板3115来为航天器提供动力。太阳能板3115可能需要使用例如但不限于，航天器臂，附接到航天器的结构3123。这里，装置100'被示为具有在机械臂3110a的端部处的第一末端执行器3112a，用于保持结构3123的桁架框架。末端执行器3112b在不同的机械臂3110b上。装置100'将太阳能板3115保持并安装到结构3123上。

装置100'还可将太阳能板3115连接到电力存储装置或蓄电池，以及航天器(即，图38中的航天器3800)的组装和/或操作所需的其他组件。

装置100’还可以包括连接到装置100’的主体或框架的通信系统3180。通信系统3180可以允许装置100’被远程控制，以修改一个或多个制造过程或操作。通信系统3180可以允许装置100’被重新编程和/或被重新配置，以在太空中继续使用。装置100'可以用其他航天器的其他示意图编程。

作为非限制性示例，通信系统3180的天线可以在太空中制造。

图32是扩展结构增材制造装置100'的实施例的另一视图，装置组装/制造用于太空中的航天器的部件。所示装置100'保持具有大致圆柱形结构构造的扩展结构部件3202。示出的结构部件3202的一端连接到机械臂。结构部件3202的另一端附接到航天器的电子组件和/或组件附件。作为非限制性示例，太阳能板3215可以连接到电力管理和控制单元3230，当电力管理和控制单元3230机械地，电力地或者使用机械和电气连接的组合连接时，一合成系统将用于管理航天器的电力。

多个机械臂允许装置100'同时处理多个结构和组件，从而可以配置和形成一合成系统。

图33是扩展结构增材制造装置100'的实施例的又一个视图，装置用于在太空中组装/制造航天器的部件。至少一个电子组件ea1，ea2，...eay(图29)可以包括至少一个通信系统(即，通信系统3320)，用于发送和/或接收通信信号。在一个实施例中，通信系统3320示出为由机械臂3310其中之一支撑和携带。装置100'也可以包括通信系统3380。示出的装置100'使用另一个机械臂3310来保持天线3340。天线3340可以在太空中使用增材制造生产。一旦天线3340形成，天线被电连接到至少一个电子组件(即，通信系统3320)。另一个机械臂3310可以用于将通信系统3320和天线3340电连接在一起。

图34a是在太空中制造的部件3402的实施例的透视图，图34b是在太空中制造的部件3402的侧视图。示出了装置100”的另一个实施例。部件3402被示出为由与挤出机3408相关联的材料粘结部件定位系统3406保持。材料粘结部件定位系统3406和挤出机3408可以由框架3404a支撑。

挤出机3408是另一个生产装置2550的打印机的一部分。该材料可以是可交换，重新填充和/或替换的盒状形式。可以通过直接放置或交会和对接，例如通过公共靠泊机构执行和通过公共连接器馈送的原料，来机器人地插入盒中。作为非限制性示例，生产装置2550可与专用于另一种类型的材料或另一个挤出机的另一生产装置互换。在另一个非限制性示例中，装置100”可以用作独立的空间飞行器，但是对于一些建造需要，另一个航天器可以与装置100”对接，并且材料可以通过停泊机构直接供给到生产装置2550，或者盒可以交换，重新填充或更换。

图34c是从太空制造的部件3402的另一个实施例的立体图，图34d是侧视图。示出的部件3402由与挤出机3408相关联的材料粘结部件定位系统3406保持。材料粘结部件定位系统3406包括夹持器3411。在图34a和34b中，仅示出两个夹持器3411，作为材料粘合部件定位系统3406的一部分。在图34c和34d中，示出了第三抓取器3411。提供第三夹持器3411用于额外的稳定。尽管示出了三个夹持器，但是也可以使用另外的夹持器。因此，夹持器可夹紧或保持结构3402，而其他臂用于“爬升”。一旦结构构造完成，夹持器3411也可以用作额外的结构支撑。

夹持器3411也可以被加热或冷却以用作散热器或冷却器。这样，散热器可以与至少一个夹持器热连接。夹持器也可以用来消散可能在结构或夹持器中积聚的电荷。由于制造环境的性质，温度可能是制造部件3402的因素，如由所使用的材料和建造发生的环境所确定的。作为一个非限制性示例，如果正在构造的部件由金属制成，则在太空中，金属将是良好的热导体。可以加热最靠近挤出机3408的夹持器3411，以确保最靠近挤出机的金属处于适当的温度，而远离的夹持器可能处于较冷的温度以最小化在部件中产生梯度的加热。从电的角度来看，如果部件是塑料的，随着时间的推移电势会增加，其中产生大群静电。至少一个夹持器3411可以提供消耗这些电荷的电路径。因此，夹持器可以用于绝缘电气部件，例如装置100’或部件3402附接到的航天器上的电气部件。通过使用热散热片或冷却散热片，夹持器还可以用于防止部件3402在制造过程中或者在制造之后由于制造过程而剪切或者破裂。

图35是扩展结构增材制造装置100”’的实施例的又一个视图，装置在太空中组装/制造用于航天器的部件。装置100”’类似于没有机械臂的esamm装置。然而，机械臂或夹持器3411设有装置100”’，夹持器3411是z轴横动机构或z-横动系统3506的一部分。挤出机3508位于装置100”’内。还示出了装置100”’上的航空电子设备2560，原料材料3523和横向阻尼机构3527。还示出了能量存储系统3531或装置以及光伏设备3537。在图35中，部件3602a被示出为具有航天器本体3655a，位于零件和装置100”’的远端，航天器本体可根据本文所述的用于增材制造的过程而制造。虽然未示出，但是航天器3500可以已经安装了具有天线3540的通信系统。虽然未示出，但是航天器3500可以包括连接至太阳能面板臂3527的太阳能面板3515。

如进一步所示，夹持器3511被屏蔽在装置100”’的主体内。当被用作如本文所公开的散热器和/或冷却器时，夹持器3511可以辅助夹持。

一旦航天器3500被释放并且被操作，装置100”’可以被释放或者与航天器3500分离。在一个实施例中，装置100”’可以包括功能元件(例如，喇叭天线，传感器，太阳能阵列)，其与航天器3500的其他部分上的部件一起，创建一个功能单元。

图36是扩展结构增材制造装置的实施例的又一个视图，装置在太空中组装/制造用于航天器的部件。所示装置100'具有完全组装/制造的航天器本体3723。但是，未安装诸如太阳能板3715的组件附件。在图示中，航天器本体3723被示出为附接到在在太空中制造的扩展部件3702。扩展部件3702被挤出到一个长度，其允许至少一个机械臂3710(操纵器保持太阳能板3715)到达航天器本体3723上的连接点，以便用臂安装太阳能板。在一个实施例中，装置100'可以包括至少一个机械臂3710，用于保持太阳能面板，以及至少一个机械臂3710，用于执行太阳能板与航天器的臂或主体的复杂机械和/或电连接。

在一个实施例中，可以有四个机械臂3710，两个用于保持太阳能电池板，两个用于执行安装活动。在其他实施例中，可以有三个机械臂3710，两个用于保持太阳能板，一个用于执行安装活动。在一些实施例中，连接到装置100'的部件3702可相对于装置100'旋转或移动，以将附接到该部件的结构(即，航天器主体3723)定位在机械臂附近，以执行复杂的安装活动，例如机械紧固或电连接。

在一些实施例中，可以有两个机械臂，一个用于保持，另一个用于执行复杂的安装活动，例如机械紧固或电连接。

一些实施例中，可以存在至少一个主机械臂，其可以在太空中安装另外的机械臂，以用于一个或多个制造任务。或者，在太空中机械臂末端的末端执行器可以与不同类型的末端执行器互换。

图37是在扩展结构增材制造装置的实施例，其在太空中组装/制造航天器3800。图37可以是用于制造图36所示的在太空中航天器或卫星的制造步骤的继续。航天器3800包括航天器本体3823，用于在其中支撑用于航天器3800的操作和飞行的各种电子组件(未示出)，航天器为例如但不限于卫星。卫星可以有各种形状和几何构型。在一个实施例中，航天器主体3823可以具有多边形形状，例如六边形形状。

配置为卫星的航天器3800需要用于航天器的电力管理和控制的系统。因此，航天器3800可以包括臂3813，太阳能板3815从其上附接。臂3813可以配置成移动或旋转，例如用于航天器主体的轨道和飞行控制和/或用于在飞行期间从太阳捕获太阳能。

组装的航天器3800进一步包括连接到航天器主体3823的天线3840。然而，天线3840电连接到通信系统(即，通信系统3320)。一旦航天器3800在太空中完全组装，则航天器3800可以从装置100'释放并且放置在轨道中。装置100'被配置为在太空本身和航天器3800上支撑并绕行，直到航天器3800被释放。扩展部件3802用于使已组装的航天器3800和装置100'隔开，使得当航天器3800被释放时，装置100'的操作和飞行不受影响。

与扩展部件3702的长度相比，扩展部件3802的长度已经进一步增长或扩展。因此，扩展部件3802实时增加以将航天器3800与装置100'隔开，使得当航天器3800被释放时，装置和航天器不会相撞。

装置100'可以被配置为实时地延伸或增长扩展部件3802的长度，用于在太空中执行的制造过程的各个阶段，并且包括一旦航天器完全组装并进行运转就发射，以发挥独立的装置100'。

图38a-38c是扩展结构增材制造装置3900的实施例的内部视图。装置3900可以包括一个或多个机械臂3910以形成具有铰接接头的机器人臂。机械臂3910包括用于将机械臂3910的一端安装到结构或主体的安装件3909。机械臂3910的另一端可以附接有端部执行器3912，例如夹持器或其他附件。

装置3900包括可逆组装区域raa。装置100,100'，100”或100”’具有外部组装区域。装置3900可以包括在主体内部但在太空中的可逆组装区域raa。可逆组装区域raa包括至少一个检查系统3935的照相机或成像装置。装置3900包括航空电子设备舱中的航空电子3940系统。装置3900包括构建区域ba和至少一个组装区域aa。

装置3900可以包括挤出机3908并且构建靠近一个或多个机械臂3910的表面。装置3900可以被配置为使用一种或多种材料进行增材制造，以构建航天器或其他部件。

如图39所示，在基本配置中，计算装置4050可以包括任何类型的固定计算装置或移动计算装置。计算装置4050可以包括一个或多个处理器4052和硬盘驱动器4054中的系统存储器。根据计算装置的确切配置和类型，系统存储器可以是易失性的(诸如ram4056)，非易失性的(例如只读存储器(rom4058)，闪存4060等)或者二者的组合。系统存储器可以存储操作系统4064，一个或多个应用程序，并且可以包括用于执行飞行，导航，航空电子，电力管理操作的程序数据，电力管理操作例如用于空间操作。

计算装置4050可执行本文所述的过程2900b和/或增材制造过程的一个或多个框。计算装置4050还可以具有附加特征或功能。例如，计算装置4050还可以包括附加的数据存储设备(可移动的和/或不可移动的)，例如磁盘，光盘或磁带。计算机存储介质可以包括以任何方法或技术实现的易失性和非易失性，非暂时性，可移动和不可移动介质，方法或技术用于存储数据，例如计算机可读指令，数据结构，程序模块或其他数据。系统内存，可移动存储和不可移动存储都是计算机存储介质的例子。计算机存储介质包括但不限于ram，rom，电可擦除只读存储器(eeprom)，闪存或其他存储器技术，光盘只读存储器(cd-rom)，数字通用光盘(dvd)或其他光存储器，磁带盒，磁带，磁盘存储器或其他磁存储设备，或可用于存储所需数据并可由计算装置访问的任何其他物理介质。任何这样的计算机存储介质可以是装置的一部分。

计算装置4050还可以包括或具有用于输入设备(未示出)的接口，例如键盘，鼠标，笔，语音输入设备，触摸输入设备等。计算装置4050可以包括或具有用于连接到输出设备的接口，例如显示器4062，扬声器等。计算装置4050可以包括用于连接到外围设备的外围总线4066。计算装置4050可以包含通信连接，以允许装置例如通过网络或无线网络与其他计算装置进行通信。作为示例而非限制的，通信连接可以包括有线介质，例如有线网络或线缆直连，以及无线介质，例如声学，无线电频率(rf)，红外和其他无线介质。计算装置4050可以包括网络接口卡4068，以连接(有线或无线)到网络。

用于执行上述操作的计算机程序代码可以用各种编程语言来编写，包括但不限于高级编程语言，例如c或c++，以便于开发。另外，用于执行这里描述的实施例的操作的计算机程序代码也可以用其他编程语言编写，例如但不限于解释语言。一些模块或例程可以用汇编语言或甚至微代码来编写，以增强性能和/或内存使用。将进一步认识到，还可以使用分立硬件组件，一个或多个专用集成电路(asic)或者经编程的数字信号处理器(dsp)或微控制器来实现任何或全部程序模块的功能。其中描述了实施例的程序的代码可以被囊括为ram，rom和闪存中的固件。否则，代码可以存储在有形计算机可读存储介质中，例如磁带，软盘，硬盘，光盘，光磁盘，数字通用光盘(dvd)的。

这些实施例可以被配置用于计算机或数据处理设备中，包括诸如中央处理单元(cpu)，ram和rom以及诸如硬盘的存储介质。

这里用于执行所要求保护的功能的“逐步处理”是特定的算法，并且可以在数学公式中，在作为散文的说明文本中和/或在流程图中示出。软件程序的指令创建用于执行特定算法的专用机器。因此，此中声明的“方法添加功能”中，所公开的结构是计算机，或被编程为执行算法的微处理器，所公开的结构不是通用计算机，而是被编程为执行公开的算法的专用计算机。

通用计算机或微处理器可以被编程以执行用于创建新机器的算法/步骤。一旦通用计算机被编程为根据来自这里描述的实施例的编程软件的指令来执行特定功能，该通用计算机就变成专用计算机。执行算法/步骤的软件程序的指令通过在装置内创建电路径来电子的改变通用计算机。这些电路径创建用于执行特定算法/步骤的专用机器。

除非另外定义，否则这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与实施例所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。应该进一步理解的是，诸如通常使用的字典中定义的那些术语，应该被解释为具有与其在相关领域的文中一致的含义，并且将不被理解为理想化或过度正式的意义，除非此中明确定义。

特别地，除非从讨论中明显另有特别说明，否则可以理解，在整个说明书中，利用诸如“处理”或“计算”或“运算”或“确定”或“显示”等术语的讨论，涉及计算机系统或类似电子计算装置的动作和处理，其中计算机系统或类似电子计算装置将在计算机系统的寄存器和存储器内表示为物理(电子)量的数据操作并转换成计算机系统存储器或寄存器或其它这种输出存储，传输或显示设备内表示为的物理量的其他数据。

图40a和40b是可以具有偏移重心的装置和部件的实施例。与传统部署不同，制造结构不是两种状态(打包和部署)的部署方法。在可能发生扰动的初始状态和最终状态之间存在显着的梯度，并且影响系统或部件的完整性，这可能导致重心的移动。重心的移动可能实际上从装置100'的航天器转移到部件3723上，随着部件的生长或延伸。制造过程也需要不确定的时间，因为可以停止，重新启动或修改任务需求。一般而言，大型结构需要被抑制，并且发生的扰动需要被校正，因为由于多种环境和直接原因，这种效应可能会干扰结构的结构完整性。在制造过程中，可能需要缓冲机构来减轻或纠正与制造相关的扰动。可以使用用于消除部件的横动元件的运动的内部装置。这可以包括配重和运动平台，其根据横动平台运动和重心位置(cg)改变位置和速度。

减少振动和扰动的另一种方法是反向层沉积。更具体地说，可以从右到左应用第一层。该部件的下一层或后一层可以从左到右应用。如果沉积是圆形的，则可以实施顺时针和逆时针分层。因此，在制造或生产过程中，可以实现用于一层建造的工具路径并且为了抵消由该运动引起的扰动，可以执行与工具路径相反的运动。

cg在制造过程中不断移动。可以通过使用来自原料，或材料，来源，例如但不限于罐，的原料，材料，流，到正在制造的结构3723来预测和监测这种移动。尽管未示出，但是可以使用传感器。这种移动可以被传送到外部系统，或者外部系统可以被编程以自动消散扰动，通过例如但不限于，压电传动装置，配重/平衡等。该外部系统可以包括在此公开的计算设备4050。

图40b是装置100'的一个实施例，以及作为该部件的一部分或附接到该部件的具有缓冲装置4039的部件。缓冲机构4039可以在施工期间嵌入预定的或响应的位置。如本文所公开的，可以使用计算设备来确定响应位置。如图所示，臂3750可以放置缓冲机构4039。可以应用用于减振的无源和有源机构或装置。装置4039可以被传送到有线或无线的或可以用作独立的系统或组件。在一个实施例中，第一缓冲装置4039位于结构3723的一部分的第一端处，并且第二缓冲装置4039可位于相对的一端，两者可一起工作以缓冲结构3723或部件。

图41a是可以在空间中制造的结构的实施例。在制造期间，柔性导电网4113可以在制造开始之前，期间或之后附接到结构或部件，如本文所公开的。网4113可以在表面上拉伸或者连接到结构4123或部件上的特定位置，以使得材料在生产完成之后完全展开。在一个实施例中，网4113也可以与部件或结构4123的制造相关联地制造。

结构4123可以采取许多形状，包括但不限于，均匀横截面，弯曲和成角度的结构以及锥形结构。图41b是具有弯曲形状的结构4123的实施例，该结构4123在远离装置100'的端部处渐缩。如图所示，可以制造或制造具有可变横截面的部件或结构4123，如本文所公开的。

图42是可以在太空中生产的结构的实施例。结构4224或部件被制造，并且在其制造时天线元件4229，例如但不限于导线，可以附接，嵌入或传统地部署。在一个实施例中，可以与结构4224一起制造天线元件4229，例如但不限于通过用于制造该结构的相同打印机。元件4229可以直接地以线性方式放置，或者可以围绕结构4224以独立的方式横移，以确保在生产结束时形成适当的形状。电线，或天线元件，释放机构4231可以附接到设备100'或设备100'的一部分。在一个实施例中，线释放机构4231可以旋转以挤出线。根据天线元件4229所期望的配置，可以使用其他释放方法，例如但不限于直接拉动释放等。

图43是可以在太空中生产的结构的实施例。产生结构4323或部件，并且当制造结构4323时，网4113被直接编织和附着。网4113可以用可以附接到装置100'的编织系统或部件4351来创建，其中柔性材料，例如线材，塑料和/或复合纤维可以被用来创建网4113。

如上面关于图41所公开的，一旦构造结构4323，就可以将网4113放置就位。网4113可以存储在装置100'内，然后与本文公开的臂3710中的至少一个放置在适当位置。

一旦结构生产，装置100'可以被重新定位并且可以以不同定向进行制造。作为非限制性示例，装置100'可以在“z”方向上产生无限长的横梁，然后调动和重新定位以相对于结构在“x”方向上形成无限长的横梁。这不仅能够实现不确定的线性结构，还能够实现各个方向上的不确定结构。

这里使用的术语仅仅是为了描述特定实施例的目的，而不是限制性的。如本文所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一”，“一个”和“该”也包括复数形式。此外，就在具体实施方式和/或权利要求书中使用术语“包括”，“包含”，“具有”，“带有”，“含有”或其变体而言，这样的术语旨在以包括在内的方式类似于术语“包括”。此外，除非特别说明，术语第一，第二等的使用不表示任何顺序或重要性，而是用术语第一，第二等用来区分一个元件和另一个元件。

尽管上面已经描述了各种公开的实施例，但是应该理解，它们仅仅是作为例子而不是限制。在不脱离实施例的精神或范围的情况下，可以根据本文公开的实施例做出对本文公开的主题的大量改变，省略和/或添加。而且，在不脱离实施例的精神和范围的情况下，可以用等价物替代其要素。另外，虽然可能已经关于若干实施中的仅仅一个公开了特定特征，但是这样的特征可以与其他实施的一个或多个其他特征相组合，这对于任何给定的或特定的应用可能是期望的和有利的。此外，在不脱离本发明的范围的情况下，可以做出许多修改以使特定的情况或材料适应于实施例的教导。

虽然本文已经描述了本公开的各个方面，但是应该理解的是，它们已经以示例而非限制的方式呈现。对于相关领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。因此，本公开不应该受到任何上述示例性方面的限制，而应该仅根据以下权利要求及其等同物来限定。

此外，应该理解的是，附件中的附图，其突出了本公开的结构，方法，功能和优点，仅出于示例目的而被呈现。本发明具有足够的灵活性和可配置性，使得其可以以不同于附图中所示的方式来实现(例如，利用本文未提及的增材制造装置，除本文所公开的计算装置以外的实施方式，以及在本文中未公开的环境运行)。如相关领域的技术人员在阅读本文中的描述后将认识到的，来自本公开的系统，方法和计算机程序产品的不同方面的某些特征可以被组合以形成本公开的新的方面。

此外，上述内容的目的是使得美国专利和商标局和公众普遍，特别是相关领域中不熟悉专利或法律术语或用语的科学家，工程师和从业人员，能够从粗略的视角快速确定本技术公开的属性和本质。上述内容并不意图以任何方式限制本公开的范围。

因此，这里提供的主题的广度和范围不应该被上面明确描述的任何实施例所限制。相反，实施例的范围应该根据所附权利要求及其等同物来限定。