開(kāi)發(fā)軟磁材料增材制造！NASA資助Elementum 3D

導(dǎo)讀：太空電力推進(jìn)系統(tǒng)對(duì)行星際任務(wù)的重要性正在增加，而現(xiàn)有的磁性材料和制造方法不足以生產(chǎn)具有足夠機(jī)械強(qiáng)度和磁性的大直徑霍爾效應(yīng)推進(jìn)器(HET)。因此，人們需要更好的制造方法來(lái)生產(chǎn)具有正確磁性和結(jié)構(gòu)堅(jiān)固性的HET。

△NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行的6kW霍爾推進(jìn)器

南極熊獲悉，Elementum 3D于2021年6月17日宣布獲得NASA SBIR第一階段資金，開(kāi)發(fā)用于大直徑增材制造軟磁材料。第一階段工作的主要目標(biāo)是研究、開(kāi)發(fā)和展示適用于生產(chǎn)大直徑霍爾效應(yīng)推進(jìn)器的軟磁原料材料和增材生產(chǎn)工藝，滿足磁性和機(jī)械性能目標(biāo)。

△VAC用軟磁材料制成的沖壓（非3D打印）部件。雖然Co-Fe軟磁產(chǎn)品可以很容易地制成片材，但大坯料生產(chǎn)會(huì)導(dǎo)致材料脆弱、易碎和不均勻。

鈷鐵軟鐵磁合金具有無(wú)與倫比的磁飽和、高導(dǎo)磁率、高居里溫度和極高的強(qiáng)度，非常適用于軟磁應(yīng)用，包括霍爾效應(yīng)推進(jìn)器（HET）。然而，這些合金由于低延展性和無(wú)法生產(chǎn)大尺寸形狀面臨制造性問(wèn)題。雖然Co-Fe軟磁產(chǎn)品可以很容易地制成片材，但大坯料的生產(chǎn)會(huì)導(dǎo)致材料脆弱、易碎和不均勻。

△直接金屬激光燒結(jié)(DMLS)

Elementum 3D與Altius Space Machines合作，提議開(kāi)發(fā)一種增材制造 (AM) 工藝和材料原料，利用鈷鐵軟磁材料制造大直徑HET。3D打印技術(shù)能夠直接從粉末原料生產(chǎn)大型結(jié)構(gòu)，這將克服鐵鈷坯料制造尺寸的問(wèn)題。其他優(yōu)勢(shì)還包括有利的BTF比（Buy-to-Fly ratio）、設(shè)計(jì)自由度和推重比（Thrust-to-weightratio）的增加。

△DMLS是將激光發(fā)射到粉末金屬床中，并自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)3D空間中的點(diǎn)，然后將材料熔化/焊接在一起形成固體結(jié)構(gòu)的過(guò)程。

參考閱讀：

1. Materials and Process for Additive Manufacturing of LargeDiameter Hall-Effect Thrusters.
2. AM of soft magnetic materials by Elementum 3D funded byNASA