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北京理工大学3D打印钼离子推进器组件
来源:优速得3D打印店 | 发布时间: 2019-07-18

3d打印机报道:北京的研究人员正在探索更好的方法来鉴定离子光学,通过增材制造钼组件。他们的成果最近发表在论文《3D打印钼在离子推进器栅格和保护电极中的应用》中。 离子推进器的主要部件是离子光学和保护器,光学在发动机的几何形状中起着重要的作用。然而,它们的侵蚀限制了离子推进器的寿命。保护器的目的是保护空心阴极免受“离子轰击”,使阴极放电开启,金属和碳材料通常用于制造必要的电极。钼是一种常用于离子光学和守恒制造的金属材料。

在SLM设备的建造室内,装配活塞(左)和粉末输送活塞(右),其中金属粉末已经撒在上面。打印过程开始时,所有的粉末是需要加载在粉末输送活塞,其表面扁平和对齐的建设板上的制造活塞。 研究人员表示:在热膨胀系数(CTE)接近零,溅射产率低于钼的碳基材料中,石墨由于其价格低廉和对其制造方法的高度了解而成为常规选择,尽管热解石墨和碳-碳复合材料也曾多次被用于安装在重要推进器上的离子光学系统。

为了简化离子光学系统的制造,北京理工大学进行了一项研究,主要围绕电动推进器零件的3D打印钼。它是成功的,仍处在开发阶段,到目前为止,已经生产了几种健康的电极组。研究人员为该项目选择了选择性激光熔炼化(SLM),主要是因为它在金属打印方面的能力,当然,也因为它所能提供的精度水平,特别是在航空航天方面。常用的金属材料是钛、铝和不锈钢。 北京理工大学的研究项目创造了几个以前在钛中使用的3D打印离子光学元件,以进一步研究增材制造的离子光学概念。另一项研究测量了能量密度,涉及: ·激光功率 ·激光扫描速度 ·舱口间距 ·层厚 钼组件是通过SLM打印的,随着研究的进行,他们决定使用离子光学材料安装在实验室的离子源上进行测试。 “在不同的制造工艺上打印了几组屏幕和加速器栅格,并对输出进行了研究,以验证SLM设备能够产生所需厚度的光学器件并正确地定位孔径阵列。对网格进行了检查,发现它们符合设计要求。”作者说。 虽然研究人员说,到目前为止,还没有出现任何挑战,但SLM的3D打印仍处于开发阶段。研究人员称,由于光学元件和保持器都不是“特别需要的部件”,所以SLM钼没有必要提供与固体金属相同的力学性能。

在SLM制作过程结束时,除了几个立方样品外,还有四组屏幕和加速器网格。制造完成后,零件被未烧结的粉末包围,这些粉末将被移除并用于下一工序。 “结果表明,当制备过程中施加的能量密度接近最大能量密度时,SLM钼的力学性能和热性能都接近固体金属,从而产生耐火材料,即约为300 Jmm-3。这一事实与产出的孔隙度有关,而孔隙度随着能量密度的增加而减小。”研究人员总结道。选择性激光熔化材料的溅射腐蚀行为尚未得到评估,但在增材制造的部件能够满足实际电力推进的应用之前,必须对其进行研究。 扫描系统偏置在构建板下部区域的影响。 由于激光器提供的过多能量,分配在板下部的栅格呈现燃烧区域。(3d打印机报道