林德公司與阿麗亞娜集團(tuán)合作開發(fā)3D打印銅合金火箭燃燒室

2023年10月31日，南極熊獲悉，著名氣體制造商林德公司（Linde）和阿麗亞娜集團(tuán)（Ariane Group）正在合作開展一個(gè)研究項(xiàng)目，以幫助改進(jìn)銅合金零件的增材制造過程，這些零件將用到未來重型運(yùn)載火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室。研究人員希望更有效地實(shí)施增材制造流程，從而降低未來Ariane 6火箭發(fā)射的成本，目前該項(xiàng)目的預(yù)算已經(jīng)嚴(yán)重超支且延期嚴(yán)重。

△位于法屬圭亞那歐洲航天港的Ariane 6 號(hào)發(fā)射基地。

隨著增材制造的進(jìn)步，銅粉現(xiàn)在可用于開發(fā)具有高度幾何自由度（例如冷卻通道）的發(fā)動(dòng)機(jī)部件，這在以前使用傳統(tǒng)制造方法是不可能的。雖然銅是一種優(yōu)異的熱導(dǎo)體，被公認(rèn)為航空航天工業(yè)的重要材料，但由于其反射特性，它在增材制造工藝方面面臨著挑戰(zhàn)。銅在接觸到激光時(shí)就仿佛一面鏡子，大量的能量被反射，而不是用來熔化金屬。因此需要更高的激光強(qiáng)度，但這可能會(huì)帶來零件過熱和氧化問題的風(fēng)險(xiǎn)。

林德利用其定制氣體混合物 ADDvance Laser230 及其獨(dú)特的精確氧氣控制系統(tǒng) ADDvance O2，與 Ariane 合作測試高精度增材制造工藝，以提供一致、高質(zhì)量的3D打印銅部件。

△常規(guī)LPBF設(shè)備（左）和ADDvance Laser230設(shè)備（右）打印時(shí)的金屬熔池狀態(tài)

林德增材制造副總監(jiān) Pierre Forêt 表示：“林德非常自豪能夠與 Ariane 合作開展這個(gè)項(xiàng)目，以改進(jìn)增材制造工藝。與 Ariane 等世界領(lǐng)先的合作伙伴合作是我們創(chuàng)新文化的核心。”

ADDvance Laser230 專為優(yōu)化激光粉末床熔融 (LPBF) 工藝中的打印效果而開發(fā)。憑借其專有的氬氣和氦氣混合物，它有助于減少煙霧和飛濺的形成并加快循環(huán)時(shí)間，使打印過程更加可靠并降低每個(gè)零件的成本。它與合金無關(guān)，非常適合復(fù)雜或晶格型結(jié)構(gòu)的增材制造。

通過ADDvance O2 精確控制系統(tǒng)，打印過程中氧增量將被精確控制，確保打印室的最大氧含量僅保留10ppm以下。這種極低的殘留氧氣含量可減輕過熱和氧化，從而實(shí)現(xiàn)更高效的打印，而無需等待各層冷卻。它還具有額外的好處，即未氧化的粉末可以重復(fù)使用，從而降低材料成本。

阿麗亞娜集團(tuán)專家、工藝流程部門的 Mathias Palm 說道：“為了確保未來火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的競爭力，改進(jìn)的增材制造工藝是一個(gè)關(guān)鍵因素，可以降低制造成本并縮短交貨時(shí)間，同時(shí)保持無可爭議的質(zhì)量和可靠性，這使 Ariane 成為行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者。我們相信林德的氣體專業(yè)知識(shí)將有助于優(yōu)化增材制造工藝�！�