普渡大學團隊使用 Elementum鋁粉3D 打印火箭室組件，推動航天工業(yè)發(fā)展

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

PSP-AC 團隊由 50 名本科生組成，旨在通過開發(fā)自著陸火箭技術(shù)來達到并超越大學推進著陸器挑戰(zhàn)賽的基準。研究小組正在開發(fā) TADPOLE，這是一種用于雙組元推進劑漏斗車輛的推進系統(tǒng)。 TADPOLE 的設(shè)計要求包括長燃燒時間、再生冷卻回路和推力矢量控制。為此，開發(fā)團隊選擇 3D 打印生產(chǎn)火箭推力室組件 (TCA)。

由于鋁具有優(yōu)異的導熱性、輕質(zhì)和良好的強度重量比，因此經(jīng)常被選用于火箭組件的生產(chǎn)當中。然而，鋁材料的高導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，但這會降低整體生產(chǎn)效率。

Elementum 3D是推進增材制造金屬材料最先進技術(shù)的公司之一，其 A6061-RAM2 鋁合金解決了這些適印性問題。據(jù)該公司稱，在 EOS M290 系統(tǒng)上打印時，這種材料的實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。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 的腔室壓力下運行并提供 550 磅力的推力，因此被選中用于該項目。 TCA 增強的耐用性使團隊能夠進行更廣泛的系列測試，從而提高了他們在推進系統(tǒng)設(shè)計和實驗方面的經(jīng)驗。

Nuechterlein，Elementum3D 創(chuàng)始人兼總裁、Jacob 博士表示：“我們很榮幸能夠為我們團隊提供增材制造知識、專業(yè)知識和技術(shù)，以激勵所有參與普渡太空計劃的學生突破傳統(tǒng)思維的極限，打印出首個 A6061-RAM2 推力室組件�！�

通過與 Elementum 合作，學院團隊獲得了行業(yè)合作的額外教育經(jīng)驗。具體來說，Elementum 的工程專家協(xié)助該團隊制定了從打印部件中高效去除粉末的設(shè)計策略，發(fā)現(xiàn)這比清理傳統(tǒng)的 GR-COP 合金更簡單。

學生們還獲得了有關(guān)合金材料特性的全面數(shù)據(jù)，這是從其他供應商那里很難獲得的詳細數(shù)據(jù)。這些詳細信息的涌入為他們提供了準確模擬推力室組件的行為和性能所需的見解，為根據(jù)發(fā)動機測試的實驗結(jié)果驗證他們的設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。

PSP-AC 首席工程師 AndrewRadulovich ：說道“整個過程是一次巨大的工程挑戰(zhàn)和學習體驗，而 Elementum 3D 的支持使這一過程成為可能。 PSP-AC 將利用這些模擬和實驗結(jié)果來設(shè)計他們的下一代發(fā)動機。”

當然，這段經(jīng)歷將會影響普渡大學的學生進入他們的職業(yè)生涯，這對于 Elementum3D 來說是一個不可低估的好處。正如我們在其他學生太空團體中看到的那樣，這些大學的努力可以帶來改變世界的項目。RelativitySpace 就是這種情況，其聯(lián)合創(chuàng)始人喬丹·努恩(Jordan Noone ) 已經(jīng)開始運營南加州大學的火箭推進實驗室。正如 Noone致力于開發(fā)世界上最大的金屬 3D 打印機一樣，普渡大學的研究團隊也肯定會轉(zhuǎn)向更大、更明亮的產(chǎn)品。