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普渡大学团队使用 Elementum铝粉3D 打印火箭室组件,推动航天工业发展

编辑:科元三维 更新时间:2024-04-08 浏览次数:157

导读:可回收火箭的出现从根本上改变了航天领域,将其从一个细分研究领域转变为成熟的工业。为了继续推动技术向前发展,新一代工程师正在扩展该技术的可能性。其中包括普渡大学的普渡太空计划主动控制(PSP-AC),该机构正在利用新型材料与增材制造相结合来推进垂直起飞和垂直着陆。


PSP-AC 团队由 50 名本科生组成,旨在通过开发自着陆火箭技术来达到并超越大学推进着陆器挑战赛的基准。研究小组正在开发 TADPOLE,这是一种用于双组元推进剂漏斗车辆的推进系统。 TADPOLE 的设计要求包括长燃烧时间、再生冷却回路和推力矢量控制。为此,开发团队选择 3D 打印生产火箭推力室组件 (TCA)。



由于铝具有优异的导热性、轻质和良好的强度重量比,因此经常被选用于火箭组件的生产当中。然而,铝材料的高导热性和反射率难以适用影响激光粉末床熔合 (LPBF) 工艺,限制了铝在增材制造中更广泛的应用。提高铝的可打印性的关键因素之一是降低打印速度,但这会降低整体生产效率。


Elementum 3D是推进增材制造金属材料最先进技术的公司之一,其 A6061-RAM2 铝合金解决了这些适印性问题。据该公司称,在 EOS M290 系统上打印时,这种材料的实际零件沉积率比常用的 AlSi10Mg 高出约 50%,这意味着生产更加经济。此外,由于粉末的表面光洁度比替代品更光滑,因此它具有更好的传热、热性能和机械性能。


由于 A6061-RAM2 表现出了TADPOLE 所需的屈服特性,TADPOLE 在 250psi 的腔室压力下运行并提供 550 磅力的推力,因此被选中用于该项目。 TCA 增强的耐用性使团队能够进行更广泛的系列测试,从而提高了他们在推进系统设计和实验方面的经验。



Nuechterlein,Elementum3D 创始人兼总裁、Jacob 博士表示:“我们很荣幸能够为我们团队提供增材制造知识、专业知识和技术,以激励所有参与普渡太空计划的学生突破传统思维的极限,打印出首个 A6061-RAM2 推力室组件。”


通过与 Elementum 合作,学院团队获得了行业合作的额外教育经验。具体来说,Elementum 的工程专家协助该团队制定了从打印部件中高效去除粉末的设计策略,发现这比清理传统的 GR-COP 合金更简单。



学生们还获得了有关合金材料特性的全面数据,这是从其他供应商那里很难获得的详细数据。这些详细信息的涌入为他们提供了准确模拟推力室组件的行为和性能所需的见解,为根据发动机测试的实验结果验证他们的设计奠定了基础。


PSP-AC 首席工程师 AndrewRadulovich :说道“整个过程是一次巨大的工程挑战和学习体验,而 Elementum 3D 的支持使这一过程成为可能。 PSP-AC 将利用这些模拟和实验结果来设计他们的下一代发动机。”


当然,这段经历将会影响普渡大学的学生进入他们的职业生涯,这对于 Elementum3D 来说是一个不可低估的好处。正如我们在其他学生太空团体中看到的那样,这些大学的努力可以带来改变世界的项目。RelativitySpace 就是这种情况,其联合创始人乔丹·努恩(Jordan Noone ) 已经开始运营南加州大学的火箭推进实验室。正如 Noone致力于开发世界上最大的金属 3D 打印机一样,普渡大学的研究团队也肯定会转向更大、更明亮的产品。


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