NASA资助HRL实验室研究陶瓷3D打印火箭引擎零件

发表于 2017-8-23 13:37:00 显示全部楼层 0 3549

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位于加州Malibu的HRL实验室由波音和通用汽车合作拥有,专门从事研究传感器和材料、信息和系统科学、应用电磁学和微电子。在2016年的第一天,HRL宣布开发出一种新技术,使用这种技术3D打印的超强陶瓷材料能承受超过1400摄氏度的高温。该项研究已经发表在《科学》杂志上。

现在,这项研究获得了NASA空间技术研究资金的资助,新资金将支持HRL推动由耐温陶瓷制成的3D打印火箭发动机部件的开发。
HRL的高级科学家和项目经理Tobias Schaedler表示:“高温陶瓷通过传统制造方法很难实现复杂的形状,而3D打印可以完全改变陶瓷部件的外形,推动它们在火箭发动机上的应用。”

NASA资助HRL实验室研究陶瓷3D打印火箭引擎零件

NASA资助HRL实验室研究陶瓷3D打印火箭引擎零件

HRL的3D打印陶瓷树脂是用“陶瓷先驱体聚合物”制成的,这种材料适用于立体光刻技术。用这些聚合物制造的陶瓷收缩均匀,几乎没有孔隙,并且可以形成迷你网格和蜂窝状材料,不但形状复杂,并且还表现出高强度,这种密度的泡沫陶瓷可以用于热防护系统、多孔燃烧器、微机电系统和电子设备。在超音速飞行器和喷气发动机中,这种陶瓷可以用来制造小零件,这些零件能抵御起飞过程中排出的废气所引起的加热和高温度。

凭借NASA的资助,HRL实验室将继续开发3D打印陶瓷应用,从而以更容易的制造方式为航空航天工业提供高灵活性更高的高性能零件,同时降低生产成本和总交货时间。

NASA资助HRL实验室研究陶瓷3D打印火箭引擎零件

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为了加强与NASA的合作,HRL将与NASA位于Tucson的微型卫星发射分包商Vector紧密合作。后者将通过探索可以采用陶瓷3D打印的新型火箭发动机来引导HRL的产品开发工作,并将提供“3D打印零件性能改进评估报告”,作为合作进展的记录。

在NASA的资助下,HRL实验室将进行两年的研究工作,之后这些3D打印陶瓷零件将在亚利桑那州Vector的设备发射中心进行地面测试。
陶瓷3D打印回顾
高温陶瓷是熔融温度在氧化硅熔点(1728℃)以上的陶瓷材料的总称,这种材料耐高温,强度高,硬度高,有良好的电性能、热性能和化学稳定性,在宇航、原子能、电子技术、机械、化工、冶金等领域有着广泛的应用。
由于高温陶瓷的熔点极高,这使得用3D打印技术制造陶瓷产品具有很高的挑战性。然而,又因为陶瓷不能被铸造以及难以机加工,这使得3D打印在陶瓷加工方面有独特的优势。

NASA资助HRL实验室研究陶瓷3D打印火箭引擎零件

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HRL发明的这种适用于立体光刻3D打印技术的树脂配方在3D打印后经过过火,可以生成致密的陶瓷部件。这是一个惊人的突破,意味着能生产任意形状的陶瓷部件,并且无任何后处理。之前典型的陶瓷3D打印技术有两个致命缺点:不能产生特别复杂的零件;大多数陶瓷 3D 打印机仅限于打印低熔点的‘氧化物陶瓷材料”。
HRL目前可3D 打印两类陶瓷。一类是非常轻量的大晶格结构,可用于飞机和航天器的耐热板及其他外部部件;一类是小而复杂的零件,用于喷气发动机和火箭的机电系统或组件。
(改编自3D科学谷)
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