NASA 在 2020 年代后期持续推动阿尔忒弥斯计划，目标是在 2030 年前实现月球基地基础设施的原位建造。与早期将全部建材从地球发射的方案不同，原位建造的核心是利用月球表面已有的资源，减少对地球补给的依赖。3D 打印技术在这一过程中被纳入多项预研项目，其角色集中在结构制造、设备维护和资源转化三个层面。
月球环境对建造工艺提出多项限制：重力约为地球的 1/6，昼夜温差超过 250℃，表面覆盖的月壤颗粒形状不规则且带有静电。传统混凝土搅拌和模具浇筑方式在低重力下难以控制，而 3D 打印通过逐层堆积可以适应非标准形状，并减少大型模具的运输需求。NASA 在 2024 年发布的《月球到火星目标》文件中，将“利用本地材料制造基础设施”列为长期技术方向之一。
2025 年，NASA 与 ICON 公司合作的“奥林匹斯项目”完成了直径 5 米的模拟月壤打印穹顶，打印时间约 72 小时，材料利用率达到 92%。该项目使用机械臂搭载挤出式打印头，月壤与聚合物粘结剂的质量比为 85:15。另一项由 Redwire 公司主导的“月壤打印设施”计划在国际空间站进行微重力打印测试，验证粘结剂在低重力下的流动稳定性。
| 技术路线 | 代表项目 | 关键参数 | 成熟度 |
|---|---|---|---|
| 月壤挤出成型 | ICON 奥林匹斯 | 月壤占比 85%，打印速度 0.5 m/h | 地面验证完成 |
| 微波烧结 | NASA 兰利研究中心 | 功率 2 kW，烧结深度 15 mm | 实验室阶段 |
| 金属电子束打印 | 马歇尔太空飞行中心 | 钛合金致密度 98%，真空环境 | 地面真空舱验证 |
月壤成分在不同着陆点差异明显，阿波罗样品显示玄武岩质月壤的钛铁矿含量从 1% 到 15% 不等，这会影响烧结温度和最终强度。打印设备的防尘设计也面临挑战，月壤颗粒可进入轴承和导轨，导致运动部件磨损。NASA 在 2026 年预算申请中为“原位资源利用”编列 2.1 亿美元，其中约 30% 用于 3D 打印相关的地面测试和模拟环境建设。
从工程角度看，3D 打印在 2030 年前更可能承担辅助角色：打印着陆场护坡、设备基座和辐射屏蔽墙，而非完整的居住舱。居住舱主体仍可能采用充气结构，3D 打印的月壤壳层作为外部防护。这种组合方案可降低对单一技术的依赖，同时验证原位建造的可行性。
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