在金屬增材制造領域,封閉球形或穹頂結構的打印一直是公認的技術難題。
當懸垂角度超過45°時,熔池因缺乏下方固體支撐而失穩塌陷,導致表面粗糙度急劇惡化甚至打印失敗。
工程師們通常被迫在內部添加支撐結構,但對于衛星推進系統的燃料和氧化劑儲罐而言,這帶來了嚴重的后處理挑戰。
內部支撐難以去除,殘留結構可能引入應力集中點和潛在泄漏路徑,這在航天應用中完全不可接受。
InnoSpace團隊展示的工作引人注目之處在于,他們使用Ti-6Al-4V Grade 23航天級鈦合金,在標準LPBF設備上實現了完全封閉球形容器的零內部支撐打印。
這意味著沒有使用多軸打印頭、傾斜基板或其他非標硬件配置,也沒有依賴專有的掃描算法。
各向異性問題也很關鍵。
逐層熔化凝固的工藝特性導致Z向與XY向機械性能存在差異,對于承受均勻內壓的球形容器,這種各向異性意味著特定方向可能成為結構薄弱環節。
常見的應對策略包括優化掃描路徑使熔池取向更加隨機化、通過后續熱處理均勻化微觀組織、或在設計階段對弱向進行壁厚補償。
團隊分享時未對此展開說明,期待后續能給出更多技術細節。
從工程應用角度看,1至15升的容量范圍覆蓋了大部分小衛星推進系統的儲罐需求,參數化設計能力可根據不同任務載荷快速調整幾何構型,這對于強調快速迭代的商業航天的全新制造模式具有實際意義。
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