近日， 美國(guó)宇航局（NASA）對(duì)外展示了他們3D打印的全尺寸銅質(zhì)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)零部件。為了節(jié)省時(shí)間和金錢(qián)，這家機(jī)構(gòu)使用一臺(tái)選擇性激光熔融（SLM）3D打印機(jī)制造出了銅質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)襯，該功能部件能夠承受極高和極低的溫度。; g9 }# m! S) ]! ^/ c
“使用增材制造（即3D打印）技術(shù)制造的首個(gè)全尺寸、銅質(zhì)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)零部件是航天3D打印歷史上的一個(gè)里程碑。”NASA總部的空間技術(shù)任務(wù)理事會(huì)副主任Steve Jurczyk解釋說(shuō)：“增材制造是可以幫助我們實(shí)現(xiàn)火星之旅甚至維持探險(xiǎn)者在這顆紅色星球上生活的眾多技術(shù)之一。” 當(dāng)火箭被送入太空時(shí)，它不僅要承受各種極端條件的考驗(yàn)，而且還要保證所有的化學(xué)反應(yīng)一切按照計(jì)劃進(jìn)行。其中的一個(gè)例子就是讓推進(jìn)劑從極度的低溫加熱至極端高溫。而銅是一種優(yōu)良的金屬材料，可容納這些苛刻的、不斷變化的條件。因此，獲得3D打印銅材料的能力不僅為NASA、也為世界各地的制造企業(yè)打開(kāi)了一扇大門(mén)。事實(shí)上，據(jù)了解，NASA已經(jīng)通過(guò)他們的材料和工藝信息系統(tǒng)（MAPTIS）發(fā)布了這一工藝的處理數(shù)據(jù)，以供所有的美國(guó)制造企業(yè)利用。8 }, ^, b5 t. r" Z8 ]- b6 r
“在猶如一張紙那么薄的銅質(zhì)內(nèi)膽壁內(nèi)，溫度可飆升到超過(guò)5000華氏度，為了不讓它熔化，我們必須使用循環(huán)氣體進(jìn)行冷卻，使其壁的外側(cè)保持在絕對(duì)零度以上100度。”NASA馬歇爾太空飛行中心工程局主任Chris Singer說(shuō)：“為了循環(huán)上述氣體，燃燒室襯里的內(nèi)外壁之間建造了200多個(gè)復(fù)雜的通道。制造這些微小的、具有復(fù)雜幾何形狀的內(nèi)部通道，即使對(duì)我們的增材制造團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，也是一大挑戰(zhàn)。”
燃燒室的襯套使用的是一種名為GRCo-84的材料，它是在NASA自己在俄亥俄州的Glenn研究中心開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種銅合金。3D打印的襯里使用的就是這種銅合金粉末，整個(gè)襯里制造完成總共打印了驚人的8255層，其精度可想而知。光3D打印這一個(gè)部件就花了10天零18個(gè)小時(shí)。
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3 x% A _6 [2 @" p, a" W “銅的導(dǎo)熱性極佳。”負(fù)責(zé)這項(xiàng)制造的材料工程師Zach Jones說(shuō):“這就是為什么銅會(huì)成為制造發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室襯里的理想材料。但是銅的這一屬性也使它很難用于3D打印，因?yàn)榧す怆y以持續(xù)熔化銅粉。”NASA的最終目標(biāo)是要是要使火箭發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的制造速度大幅提升，同時(shí)至少降低50%的制造成本。
至于這個(gè)已經(jīng)3D打印出來(lái)的銅部件本身，它接下來(lái)將被送至NASA在弗吉尼亞州的Langley研究中心，那里的研究人員會(huì)使用電子束自由制造設(shè)備為其涂覆一層含鎳的超合金。當(dāng)這些完成后，工程人員希望今年夏天在馬歇爾飛行中心進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)火測(cè)試，看它是否真的能在實(shí)際環(huán)境中發(fā)揮作用。
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