NASA將3D打印耐腐蝕合金應(yīng)用到航天航空中

魔猴君  行業(yè)資訊   1492天前

固態(tài)金屬3D打印專家Fabrisonic利用其專利的超聲增材制造（UAM）工藝成功地將不同的非晶態(tài)合金融合到多金屬覆層中。作為NASA SBIR研究的一部分，該公司部署了超聲波能量而不是傳統(tǒng)的基于激光的3D打印方法來組合不同的耐腐蝕合金。利用其專有的制造技術(shù)，F(xiàn)abrisonic能夠?qū)⒔饘龠B接到晶體襯底上，而不會破壞其任何有益特性。

所得的金屬混合物具有與普通結(jié)晶合金相比更高的強度和耐腐蝕性能，這可能使其非常適合于航空航天工業(yè)中未來的熔覆應(yīng)用。

作為NASA項目的一部分，F(xiàn)abrisonic已將其獲得專利的UAM生產(chǎn)方法部署到3D打印多材料包層中。

圖片來自Fabrisonic。

Fabrisonic的超聲波增材制造技術(shù)

Fabrisonic的UAM技術(shù)是一種混合金屬3D打印工藝，可將一系列金屬帶超聲焊接成3D形狀。該方法在低溫下運行，這使得異種材料（例如電子產(chǎn)品）可以嵌入金屬合金結(jié)構(gòu)中。隨著金屬物體的堆積，CNC機器也可以用于精加工其內(nèi)表面和外表面，與傳統(tǒng)的金屬3D打印工藝相比，用戶可以創(chuàng)建更詳細(xì)的形狀。自該公司于2017年為其UAM打印技術(shù)申請專利以來，它一直在發(fā)布其SonicLayer 1200設(shè)備，該設(shè)備也具有其UAM技術(shù)。

為了尋找獲得專利的3D打印技術(shù)的新應(yīng)用，F(xiàn)abrisonic近年來與許多美國政府研究機構(gòu)建立了合作伙伴關(guān)系。該公司與橡樹嶺國家實驗室（ORNL）合作，將UAM部署到ORNL的高通量同位素反應(yīng)堆（HFIR）的3D打印控制板上。

Fabrisonic還與NASA建立了密切的關(guān)系，他們共同開發(fā)的3D打印熱交換器設(shè)備于2018年通過了航天質(zhì)量控制測試。最近，該公司與光學(xué)傳感器專家Luna Innovations合作為NASA制作了傳感器。該計劃旨在為Stennis航天中心的火箭試驗臺收集低溫燃料管的數(shù)據(jù)。

在NASA和Fabrisonic的最新合作中，后者進一步發(fā)展了其UAM工藝，以印刷復(fù)合金屬覆層，該覆層將來可能在航空航天中得到應(yīng)用。

Fabrisonic曾與NASA合作開展過先前的項目，包括生產(chǎn)3D打印熱交換器（如圖）。圖片來自Fabrisonic。

更好地利用非晶態(tài)金屬

非晶態(tài)金屬或塊狀金屬玻璃（BMG）是通過快速冷卻合金而繞過凝固的結(jié)晶階段而形成的。結(jié)果，該材料具有獨特的無序結(jié)構(gòu)，與常規(guī)的結(jié)晶合金相比，它們具有更高的強度。

BMG還可以比其他金屬承受更大的可逆變形，并且它們?nèi)狈﹂L周期周期性，因此也更耐腐蝕。盡管無定形金屬顯然具有有利的制造特征，但先前已證明它們很難與其他材料結(jié)合并難以印刷在較厚的層中。

Fabrisonic與美國國家航空航天局（NASA）的合作伙伴LM Group Holdings（LMGH）合作，試圖通過使用其UAM 3D打印工藝將非晶態(tài)金屬與其他合金融合來克服這些限制。該公司通過加入幾種不同的非晶態(tài)合金并研究反應(yīng)以更好地了解其界面成分，證明了該工藝的可行性。

Fabrisonic的UAM工藝（如圖所示）允許將不同的金屬組合在一起，而不會失去其任何耐腐蝕性能。

圖片來自Fabrisonic。

在測試過程中，研究小組發(fā)現(xiàn)UAM的低溫使異種金屬合金的結(jié)合幾乎沒有金屬間形成，而且沒有降低其高強度特性。兩家公司還發(fā)現(xiàn)，可以使用多次通過來添加更多的金屬，這反過來又使結(jié)構(gòu)的厚度可以根據(jù)最終用途進行定制。據(jù)中國3D打印網(wǎng)了解，低延展性通常是現(xiàn)有結(jié)晶合金的一個問題，但是考慮到UAM與多種材料兼容，它可以將更多的易延展金屬添加到混合物中。同樣，傳統(tǒng)的焊接技術(shù)將BMG限于特定的幾何形狀，但是評估表明，現(xiàn)在可以使用UAM以更低的成本實現(xiàn)更復(fù)雜的3D形狀。

總體而言，在NASA開發(fā)計劃的第一階段中，合作伙伴設(shè)法合并了諸如鋁，鈦和鋼之類的結(jié)晶金屬，產(chǎn)生的壁厚為1mm的零件。將來，可以將3D打印技術(shù)部署在用于重型設(shè)備或絕緣油氣管道的層壓板的創(chuàng)建中。

點評： LMGH和Fabrisonic可以提供比當(dāng)前最先進技術(shù)先進一代的產(chǎn)品和服務(wù)。在基材保護，使用壽命延長和應(yīng)用效率提高方面的顯著優(yōu)勢。

來源：https://www.3ddayin.net/xinwenpindao/guowaikuaidi/39662.html