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NASA資助HRL開發(fā)陶瓷制3D打印火箭發(fā)動機部件

來源：天工社瀏覽數(shù)：
責(zé)任編輯：六月芳菲時間：2017-09-26 16:21

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[導(dǎo)讀]位于加州Malibu的HRL實驗室由波音和通用汽車合作擁有，專門從事研究傳感器和材料、信息和系統(tǒng)科學(xué)、應(yīng)用電磁學(xué)和微電子。在2016年的第一天，HRL宣布開發(fā)出一種新技術(shù)，使用這種技術(shù)

位于加州Malibu的HRL實驗室由波音和通用汽車合作擁有，專門從事研究傳感器和材料、信息和系統(tǒng)科學(xué)、應(yīng)用電磁學(xué)和微電子。在2016年的第一天，HRL宣布開發(fā)出一種新技術(shù)，使用這種技術(shù)3D打印的超強陶瓷材料能承受超過1400攝氏度的高溫。該項研究已經(jīng)發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

現(xiàn)在，這項研究獲得了NASA空間技術(shù)研究資金的資助，新資金將支持HRL推動由耐溫陶瓷制成的3D打印火箭發(fā)動機部件的開發(fā)。

HRL的高級科學(xué)家和項目經(jīng)理Tobias Schaedler表示：“高溫陶瓷通過傳統(tǒng)制造方法很難實現(xiàn)復(fù)雜的形狀，而3D打印可以完全改變陶瓷部件的外形，推動它們在火箭發(fā)動機上的應(yīng)用。”

HRL的3D打印陶瓷樹脂是用“陶瓷先驅(qū)體聚合物”制成的，這種材料適用于立體光刻技術(shù)。用這些聚合物制造的陶瓷收縮均勻，幾乎沒有孔隙，并且可以形成迷你網(wǎng)格和蜂窩狀材料，不但形狀復(fù)雜，并且還表現(xiàn)出高強度，這種密度的泡沫陶瓷可以用于熱防護系統(tǒng)、多孔燃燒器、微機電系統(tǒng)和電子設(shè)備。在超音速飛行器和噴氣發(fā)動機中，這種陶瓷可以用來制造小零件，這些零件能抵御起飛過程中排出的廢氣所引起的加熱和高溫度。

憑借NASA的資助，HRL實驗室將繼續(xù)開發(fā)3D打印陶瓷應(yīng)用，從而以更容易的制造方式為航空航天工業(yè)提供高靈活性更高的高性能零件，同時降低生產(chǎn)成本和總交貨時間。

為了加強與NASA的合作，HRL將與NASA位于Tucson的微型衛(wèi)星發(fā)射分包商Vector緊密合作。后者將通過探索可以采用陶瓷3D打印的新型火箭發(fā)動機來引導(dǎo)HRL的產(chǎn)品開發(fā)工作，并將提供“3D打印零件性能改進評估報告”，作為合作進展的記錄。

在NASA的資助下，HRL實驗室將進行兩年的研究工作，之后這些3D打印陶瓷零件將在亞利桑那州Vector的設(shè)備發(fā)射中心進行地面測試。

陶瓷3D打印回顧

高溫陶瓷是熔融溫度在氧化硅熔點(1728℃)以上的陶瓷材料的總稱，這種材料耐高溫，強度高，硬度高，有良好的電性能、熱性能和化學(xué)穩(wěn)定性，在宇航、原子能、電子技術(shù)、機械、化工、冶金等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

由于高溫陶瓷的熔點極高，這使得用3D打印技術(shù)制造陶瓷產(chǎn)品具有很高的挑戰(zhàn)性。然而，又因為陶瓷不能被鑄造以及難以機加工，這使得3D打印在陶瓷加工方面有獨特的優(yōu)勢。

HRL發(fā)明的這種適用于立體光刻3D打印技術(shù)的樹脂配方在3D打印后經(jīng)過過火，可以生成致密的陶瓷部件。這是一個驚人的突破，意味著能生產(chǎn)任意形狀的陶瓷部件，并且無任何后處理。之前典型的陶瓷3D打印技術(shù)有兩個致命缺點：不能產(chǎn)生特別復(fù)雜的零件；大多數(shù)陶瓷 3D 打印機僅限于打印低熔點的‘氧化物陶瓷材料”。

HRL目前可3D 打印兩類陶瓷。一類是非常輕量的大晶格結(jié)構(gòu)，可用于飛機和航天器的耐熱板及其他外部部件；一類是小而復(fù)雜的零件，用于噴氣發(fā)動機和火箭的機電系統(tǒng)或組件。

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