普渡大學(xué)團(tuán)隊(duì)使用 Elementum鋁粉3D 打印火箭室組件，推動(dòng)航天工業(yè)發(fā)展

導(dǎo)讀：可回收火箭的出現(xiàn)從根本上改變了航天領(lǐng)域，將其從一個(gè)細(xì)分研究領(lǐng)域轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓墓�業(yè)。為了繼續(xù)推動(dòng)技術(shù)向前發(fā)展，新一代工程師正在擴(kuò)展該技術(shù)的可能性。其中包括普渡大學(xué)的普渡太空計(jì)劃主動(dòng)控制（PSP-AC），該機(jī)構(gòu)正在利用新型材料與增材制造相結(jié)合來(lái)推進(jìn)垂直起飛和垂直著陸。

PSP-AC 團(tuán)隊(duì)由 50 名本科生組成，旨在通過(guò)開(kāi)發(fā)自著陸火箭技術(shù)來(lái)達(dá)到并超越大學(xué)推進(jìn)著陸器挑戰(zhàn)賽的基準(zhǔn)。研究小組正在開(kāi)發(fā) TADPOLE，這是一種用于雙組元推進(jìn)劑漏斗車輛的推進(jìn)系統(tǒng)。 TADPOLE 的設(shè)計(jì)要求包括長(zhǎng)燃燒時(shí)間、再生冷卻回路和推力矢量控制。為此，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)選擇 3D 打印生產(chǎn)火箭推力室組件 (TCA)。

由于鋁具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性、輕質(zhì)和良好的強(qiáng)度重量比，因此經(jīng)常被選用于火箭組件的生產(chǎn)當(dāng)中。然而，鋁材料的高導(dǎo)熱性和反射率難以適用影響激光粉末床熔合 (LPBF) 工藝，限制了鋁在增材制造中更廣泛的應(yīng)用。提高鋁的可打印性的關(guān)鍵因素之一是降低打印速度，但這會(huì)降低整體生產(chǎn)效率。

Elementum 3D是推進(jìn)增材制造金屬材料最先進(jìn)技術(shù)的公司之一，其 A6061-RAM2 鋁合金解決了這些適印性問(wèn)題。據(jù)該公司稱，在 EOS M290 系統(tǒng)上打印時(shí)，這種材料的實(shí)際零件沉積率比常用的 AlSi10Mg 高出約 50%，這意味著生產(chǎn)更加經(jīng)濟(jì)。此外，由于粉末的表面光潔度比替代品更光滑，因此它具有更好的傳熱、熱性能和機(jī)械性能。

由于 A6061-RAM2 表現(xiàn)出了TADPOLE 所需的屈服特性，TADPOLE 在 250psi 的腔室壓力下運(yùn)行并提供 550 磅力的推力，因此被選中用于該項(xiàng)目。 TCA 增強(qiáng)的耐用性使團(tuán)隊(duì)能夠進(jìn)行更廣泛的系列測(cè)試，從而提高了他們?cè)谕七M(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)方面的經(jīng)驗(yàn)。

Nuechterlein，Elementum3D 創(chuàng)始人兼總裁、Jacob 博士表示：“我們很榮幸能夠?yàn)槲覀儓F(tuán)隊(duì)提供增材制造知識(shí)、專業(yè)知識(shí)和技術(shù)，以激勵(lì)所有參與普渡太空計(jì)劃的學(xué)生突破傳統(tǒng)思維的極限，打印出首個(gè) A6061-RAM2 推力室組件�！�

通過(guò)與 Elementum 合作，學(xué)院團(tuán)隊(duì)獲得了行業(yè)合作的額外教育經(jīng)驗(yàn)。具體來(lái)說(shuō)，Elementum 的工程專家協(xié)助該團(tuán)隊(duì)制定了從打印部件中高效去除粉末的設(shè)計(jì)策略，發(fā)現(xiàn)這比清理傳統(tǒng)的 GR-COP 合金更簡(jiǎn)單。

學(xué)生們還獲得了有關(guān)合金材料特性的全面數(shù)據(jù)，這是從其他供應(yīng)商那里很難獲得的詳細(xì)數(shù)據(jù)。這些詳細(xì)信息的涌入為他們提供了準(zhǔn)確模擬推力室組件的行為和性能所需的見(jiàn)解，為根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證他們的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。

PSP-AC 首席工程師 AndrewRadulovich ：說(shuō)道“整個(gè)過(guò)程是一次巨大的工程挑戰(zhàn)和學(xué)習(xí)體驗(yàn)，而 Elementum 3D 的支持使這一過(guò)程成為可能。 PSP-AC 將利用這些模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)設(shè)計(jì)他們的下一代發(fā)動(dòng)機(jī)。”

當(dāng)然，這段經(jīng)歷將會(huì)影響普渡大學(xué)的學(xué)生進(jìn)入他們的職業(yè)生涯，這對(duì)于 Elementum3D 來(lái)說(shuō)是一個(gè)不可低估的好處。正如我們?cè)谄渌麑W(xué)生太空?qǐng)F(tuán)體中看到的那樣，這些大學(xué)的努力可以帶來(lái)改變世界的項(xiàng)目。RelativitySpace 就是這種情況，其聯(lián)合創(chuàng)始人喬丹·努恩(Jordan Noone ) 已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)營(yíng)南加州大學(xué)的火箭推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。正如 Noone致力于開(kāi)發(fā)世界上最大的金屬 3D 打印機(jī)一樣，普渡大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)也肯定會(huì)轉(zhuǎn)向更大、更明亮的產(chǎn)品。