近日，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH Zurich）先進(jìn)制造實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出一款新型激光粉末床熔融（Laser Powder Bed Fusion, LPBF）設(shè)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(lǐng)域開辟新的可能性。目前相關(guān)專利申請(qǐng)已提交。

這套打印系統(tǒng)采用旋轉(zhuǎn)式粉末鋪設(shè)與氣體流動(dòng)噴嘴設(shè)計(jì)，可在運(yùn)作過程中實(shí)現(xiàn)連續(xù)沉積與熔融，不存在工藝“空檔期”。ETH 表示，該設(shè)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(shí)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(shè)計(jì)，該技術(shù)特別適用于制造火箭噴嘴、燃?xì)鉁u輪等典型環(huán)形結(jié)構(gòu)部件。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)表示，該設(shè)備已完成樣機(jī)制造與測(cè)試，成功打印出直徑達(dá)20厘米的原型件。與傳統(tǒng)工藝相比，其旋轉(zhuǎn)平臺(tái)設(shè)計(jì)可將制造周期縮短三分之二以上，同時(shí)顯著降低氧化和副產(chǎn)物問題。

這一研發(fā)項(xiàng)目由瑞士學(xué)術(shù)航天計(jì)劃（ARIS）委托，旨在推動(dòng)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(dǎo)熱銅并集成冷卻通道，外層則為耐高溫鎳基合金。

采用這臺(tái)設(shè)備打印的高壓渦輪機(jī)

研發(fā)團(tuán)隊(duì)還自主解決了多個(gè)關(guān)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(dòng)補(bǔ)粉系統(tǒng)等）。

目前，團(tuán)隊(duì)已著手?jǐn)U大工藝規(guī)模，目標(biāo)是實(shí)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(shè)備還有望應(yīng)用于電機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等對(duì)環(huán)形結(jié)構(gòu)有較高需求的領(lǐng)域。

粉體圈Coco編譯