近日，蘇黎世聯(lián)邦理工學院（ETH Zurich）先進制造實驗室研發(fā)出一款新型激光粉末床熔融（Laser Powder Bed Fusion, LPBF）設備，能夠在一次打印過程中處理多種金屬材料。據(jù)介紹，該系統(tǒng)采用圓形刀具路徑，可直接打印環(huán)形部件，有望為航空航天及工業(yè)領域開辟新的可能性。目前相關專利申請已提交。

這套打印系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)式粉末鋪設與氣體流動噴嘴設計，可在運作過程中實現(xiàn)連續(xù)沉積與熔融，不存在工藝“空檔期”。ETH 表示，該設備能在一次操作中處理兩種不同金屬，并僅在需要的區(qū)域沉積材料，同時配備惰性氣體吹掃裝置，避免了打印過程中的氧化。此外，煙塵、飛濺等副產(chǎn)物也可通過排出口被有效清除。憑借這一設計，該技術特別適用于制造火箭噴嘴、燃氣渦輪等典型環(huán)形結(jié)構(gòu)部件。

研發(fā)團隊表示，該設備已完成樣機制造與測試，成功打印出直徑達20厘米的原型件。與傳統(tǒng)工藝相比，其旋轉(zhuǎn)平臺設計可將制造周期縮短三分之二以上，同時顯著降低氧化和副產(chǎn)物問題。

這一研發(fā)項目由瑞士學術航天計劃（ARIS）委托，旨在推動雙組元液體燃料火箭噴嘴的制造突破。由于此類噴嘴需承受極端高溫與高壓環(huán)境，通常需采用多金屬組合結(jié)構(gòu)——例如內(nèi)部高導熱銅并集成冷卻通道，外層則為耐高溫鎳基合金。

采用這臺設備打印的高壓渦輪機

研發(fā)團隊還自主解決了多個關鍵工藝難題，包括激光掃描與氣體/粉末供給的同步，以及不可商購部件的自制化（如可旋轉(zhuǎn)氣體接口、自動補粉系統(tǒng)等）。

目前，團隊已著手擴大工藝規(guī)模，目標是實現(xiàn)更大直徑和更高速的打印能力。未來除火箭噴嘴外，該設備還有望應用于電機、燃氣輪機等對環(huán)形結(jié)構(gòu)有較高需求的領域。

粉體圈Coco編譯