3D打印钼离子推进器组件--青岛3d打印
发布时间:2019-07-09 09:36
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北京研究人员正在探索更好的方法来鉴定离子光学,通过增材制造制造钼组件。他们的研究结果最近发表在“ 用于离子推进器中的网格和保持器电极的3D打印钼 ”中。

离子推进器的主要部件是离子光学器件和保持器,光学器件在发动机的几何形状中起主要作用。然而,它们的侵蚀限制了离子推进器的寿命。保持器旨在保护空心阴极免受“离子轰击”,导致阴极放电接通,金属和由碳制成的材料通常用于产生必要的电极。钼是用于离子光学和保持器制造的常见金属材料。

在SLM机器的构建室内部,具有制造活塞(左),其上已经附接构建板,以及粉末输送活塞(右),金属粉末已经在其上展开。当所需的所有粉末都装在粉末输送活塞上时,打印过程开始,其表面变平并与制造活塞上的底板对齐。

“在碳基材料中,其(热膨胀系数)CTE几乎为零且溅射产率低于钼,石墨是常规选择,因为它的可负担性和业界对其制造方法的高度了解,虽然热解石墨和碳 - 碳复合材料也曾多次用于安装在重要推进器上的离子光学系统,“研究人员表示。

为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。它成功并且仍处于开发阶段,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激光熔化(SLM),这主要得益于其在金属印刷方面的能力,同时也因为其提供的精度水平,特别是航空航天应用。常用的金属材料是钛,铝和不锈钢。

BIT的一项研究项目创造了以前用钛制成的几种3D打印离子光学元件,以进一步研究Additively Manufactured Ion Optics概念。另一项研究测量了能量密度,涉及:

  • 激光功率
  • 激光扫描速度快
  • 舱口间距
  • 层厚度

通过SLM印刷钼组件,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印刷了几组屏幕和加速器网格,并研究了输出,以验证SLM设备能够产生所需厚度的光学器件并正确定位孔径阵列。对网格进行了检查,发现它们符合设计要求,“作者说。

尽管研究人员表示“迄今为止没有出现任何挑战”,但是饲养员的3D打印仍处于开发阶段。研究人员表示,由于光学系统和保持器都不是“特别需要的元件”,因此SLM钼不一定能提供与固体金属相同的机械性能。

青岛3d打印在SLM制造过程结束时,有四组屏幕和加速器网格以及几个立方样本。在制造完成之后,组件被未烧结的粉末包围,该粉末将被移除并用于下一过程。

 “结果表明,当制造过程中施加的能量密度接近产生耐火材料的最大能量密度时,SLM钼的机械和热性能接近固体金属的机械和热性能,即,对于约300Jmm-3的值。这一事实与输出的孔隙度有关,随着能量密度的增加而降低,“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,但应该在添加制造的部件符合实际电力推进应用之前进行研究。”