NASA 成功测试双金属火箭点火器首个3D混合打印技术产品

NASA测试首个3D打印双金属火箭点火器 该项目特别研发了3D混合打印系统该项目的点火器经过30次低压耐火测试9月18日，NASA 在其官网发布消息，他们成功测试了首个用3D打印制成的双金属火箭发动机点火器。此点火器的研发团队来自NASA的马歇尔太空飞行中心，该中心成立于1960年7月，以著名将军乔治·卡特莱特·马歇尔的名字来命名，位于阿拉巴马州的亨茨维尔。在上世纪的40年代，马歇尔中心就开始了火箭和人造卫星的研究。二战结束后，来自世界各地的火箭专家就被安排在该中心工作，它也是NASA最早的根据地。目前，马歇尔中心主要负责开发新的太空火箭，包括前沿推进力等技术的研究，以及训练人员等工作。据研究团队介绍，此次选择的两种合金是铜合金和铬镍铁合金，而利用3D混合打印技术制成的是火箭发动机点火装置的关键组件，如果该组件通过后续测试并成功量产，将使未来的火箭发动机成本降低三分之一，制造时间减少50％。目前火箭发动机点火装置由一种名为钎焊的工艺制成，该工艺采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到合适的温度，再利用液态钎料润湿母材，进而实现连接焊件的方法。此方法主要用于制造精密仪表、电气零部件、异种金属构件以及复杂薄板结构。对于制造火箭发动机的点火装置来说，钎焊过于复杂和昂贵，整个过程步骤很繁复，而且要分四次才能完成点火器的制造。马歇尔中心材料事业部高级制造总监 Majid Babai 表示，通过把两种材料制成双金属组件，不仅降低了风险和时间成本，而且两种材料可在内部产生粘结，这将消除硬转变，即消除部件在太空中，由于受到飞船行进产生的力和温度梯度作用而破裂的危险。该项目的3D混合打印技术由全球精密机床制造商 DMG MORI 在伊利诺伊州的专家团队所研发，该技术融合了3D打印和计算机数控加工。这次用于测试的点火器是一个体积很小的组件，只有25㎝高，18㎝宽，未来使用3D混合打印技术可以打印体积更大的组件。在利用3D打印金属组件时，一般采用金属粉末输送，激光烧结成型的工艺，即将粉末金属作为聚焦激光器加入到3D打印区域中，通过加热产生固体物质。DMG MORI研发的打印系统，可以一次性完成一个点火器的打印，而不是钎焊工艺的四个来回再组装。该打印系统还有一个其他机器做不到的功能，即可以先完成零件的内部加工再进行外部构造，这相当于先在瓶子里建造一艘船，然后再完成瓶子的工作，其混合打印过程允许在外部构造关闭前，在内部进行非常精密地加工。经过30次以上的低压耐火测试，阿拉巴马大学的研究人员切开了点火器，在显微镜下观察双金属结构的稳定性。从上图可以看出，两种金属具有良好的扩散性，几乎已经融为一体。下一步，NASA 将继续致力于研发3D打印技术在制造火箭部件中的应用。

NASA

美国国家航空航天局

NASA于1958年成立于美国，是直属于联邦政府的航空航天研究发展机构，现任局长为Norman R. Augustine 。