近期多项3D打印技术应用动态值得关注,涉及太空、航空、核能等领域。
无论在行星、月球还是小行星上,大多数用于着陆的航天器只能一次着陆。
例如,阿波罗月球舱在着陆腿上使用了可压碎的铝结构来吸收着陆的冲击。
一旦它们被压缩,就无法再次使用。
为确保此类航天器的可靠性,该项目得到了欧洲航天局(ESA)的支持,着手对一种每次着陆后都能恢复功能的减震器进行测试。

在该演示装置中,研究人员将能够在大变形后恢复原始形状的镍钛合金与晶格结构相结合,使工程师能够定制结构的变形方式和能量耗散方式。
CSEM采用LPBF 3D打印技术制备了晶格。
其工作包括晶格几何形状的选择、精细NiTi晶格打印参数的开发以及准静态、高速冲击和可重复使用性测试。
专家表示,RESHAPE项目证明,形状记忆合金晶格结构能够在多次着陆循环中提供可预测且可重复使用的冲击吸收性能。
将这两种技术结合起来,能够“重新思考几十年来一直未曾改变的部件”。

测试数据随后被送至为欧洲运载火箭公司开发着陆腿系统的Almatech,后者将利用这些数据,将实验室级别的材料性能扩展到其着陆腿系统的全尺寸减震器设计中。
西班牙公司Madit近日展示了一个一米长的大型热交换器,但它并非由3D打印直接制造出来,而是被拆分为4个核心换热模块和2个集流腔分别3D打印,然后通过焊接变成一个整体,使用的材料为铝合金。
这种模块化的方法绕开了打印机的尺寸限制,保证了内部复杂结构的高精度,同时使整体保持紧凑,并保证在极端条件下的密封性和结构强度。

这款散热器的应用场景是为未来的氢燃料飞机散热,其背后由空客支持。
与传统部件相比,这款散热器减重33%,体积下降了11%,空气阻力降低了22%,在循环和起飞条件下能表现出明显优势。
该项目展示了灵活借助3D打印的制造优势,并结合传统加工技术,实现更强效能产品制造的方式方法。

近日,核能领域3D打印技术应用取得一项新进展。
北卡罗来纳州立大学、橡树岭国家实验室(ORNL)与日本电子(JEOL)合作,成功实现电子束3D打印制造的全尺寸钨瓦在聚变装置内的74次等离子体放电试验。
结果是,部件承受了巨大的热量和粒子流,最终完好无损。

在聚变装置中,核心等离子体的温度超过1亿摄氏度,其大部分热量会落在偏滤器上,偏滤器是位于装置底部、内衬有防护瓦片的区域。
防护瓦片材料必须既要承受极高的温度和等离子体粒子及高能中子的持续轰击,又要具备良好的导热性能,以便将这些热量散发出去。

实验开始前的状态
钨被认为是制造防护装置的理想材料。
它是所有金属中熔点最高的,高达3422摄氏度;钨的密度也很高,每立方厘米19.3克,相同体积的钨的重量约为钢的2.4倍。
采用电子束3D打印制造钨零件相比激光和传统技术已经表现出优势。
不过笔者发现,本次实验钨瓦并非仅使用了3D打印技术,最终零件还进行了高精度加工,最终每对钨瓦的尺寸约为136mm x 143 mm,厚度为20mm。

实验结束后的状态(相邻钨瓦出现熔化留下的痕迹)
除本案例外,另一家专门从事电子束3D打印技术的Freemelt在今年实现了钨3D打印在核能领域应用的巨大突破,在此前文章中已有详细介绍。
美国海军近期已授予航空航天和推进技术公司Ursa Major两份总价值1.37亿美元的研发合同。
重点是为紧凑型空空导弹(CAAM)和海军模块化导弹(NMM)项目研发固体燃料火箭发动机。
工业3D打印技术预计将在研发和制造过程中发挥重要作用。
Ursa Major公司通过将增材制造工艺与其他工业生产步骤相结合来缩短研发周期,并将战术火箭发动机的生产规模扩大到更大数量。
为配合CAAM项目,Ursa Major公司正在研发一种直径约178毫米的紧凑型固体推进剂发动机。
该发动机专为空射导弹系统设计,能在有限的安装空间内满足特定的性能要求。
作为NMM项目的一部分,该公司正在开发一种直径约为254毫米的推进系统。
该系统设计与现有的舰载发射系统兼容,并适用于高年产量。

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