Зеленые лазеры: самый сокровенный секрет аддитивного производства

Детали, напечатанные в 3D, теперь находятся на другой планете и отправлены на Марс на марсоходе Perseverance. Это показывает рост использования аддитивного производства (АМ), другого термина для 3D-печати, для производства компонентов для космических исследований, включая двигательные установки и структурные компоненты. Для приведения в движение ракет-носителей, в частности ракетных двигателей, преимущество использования лазерного АМ велико.

Преимущества АМ включают сокращение общего количества деталей двигателя, упрощение конструкции, печать каналов охлаждения с уникальными углами свеса и улучшенную тягу. Еще один плюс в том, что работа с десятками деталей, в отличие от сотен деталей, снижает риск производственного брака. В результате использования более качественных материалов, разработанных специально для АМ, можно получить улучшенную теплоемкость и прочность, что позволит повысить эффективность двигателя. Повышение эффективности двигателя может привести к выходу на более высокую орбиту или транспортировке более крупной полезной нагрузки.

Аддитивное производство открывает больше возможностей для полета, а вместе с ним и больший доступ в космос.

Одним из конкретных нововведений в области лазерного аддитивного производства (и, вероятно, самым тщательно охраняемым секретом в аддитивном производстве) является использование зеленых лазеров. Использование длины волны в видимом спектре 515 нм (в отличие от ближнего инфракрасного или ближнего ИК-диапазона с длиной волны 1063 нм) позволяет сделать лазерное аддитивное производство материалов с высокой отражающей способностью, таких как медь, алюминий, золото, серебро, платина и иридий, более эффективным и эффективный. В сочетании с этими отражающими материалами БИК-лазерам трудно передать луч на металл, что может привести к потерям на отражение, нестабильной ванне расплава, разбрызгиваниям и, как следствие, пористости в напечатанной детали. Технология зеленого лазера, разработанная на основе традиционной лазерной резки и сварки, при применении к 3D-печати имеет больше смысла для обработки таких материалов. Технология зеленого лазера позволяет достичь результатов с большей плотностью, меньшей пористостью, лучшим качеством поверхности, меньшим разбрызгиванием и повышенной производительностью. В зависимости от используемой детали и параметров он может работать до десяти раз быстрее, чем источник ИК-лазера с порошком чистой меди.

Интерес к меди и медным сплавам был вызван программой NASA Rapid and Analysis Manufacturing Propulsion Technology (RAMPT), в которой используются ИК-лазеры для печати камер тяги с использованием лазерного плавления в порошковом слое (также называемого LMF — лазерная сварка металлов). Улучшение теплопроводности меди по сравнению с никелевыми сплавами является веской причиной для изучения ее использования в этих целях. Другие частные пусковые компании, такие как Launcher и Virgin Orbit, также производят крупные компоненты на основе медных сплавов с помощью обработки порошкового слоя и лазерного DED (направленное энергетическое осаждение, также называемое LMD для лазерного осаждения металла). Использование лазера зеленой длины волны на материале с высокой отражающей способностью, таком как медь, очевидно: это улучшает качество и скорость печати.

Для медных сплавов, которые в настоящее время исследуются (C18150, GR Cop 42, GR Cop 84 и другие), из этого следует, что более высокая производительность, обеспечивающая более высокую скорость печати с меньшим количеством дефектов, будет еще одним фактором улучшения доступа к космосу. TRUMPF также работает над разработкой параметров меди с помощью аддитивных процессов зеленого лазера, используя как сварку в порошковом слое, так и лазерную DED или LMD.

Замыкание производственного цикла освоения космоса, сокращение времени выполнения заказа за счет использования аддитивных технологий в этих процессах приводит к большему количеству окон полета для конечного транспортного средства. Увеличение доступности окон полета, более высоких орбит и большей полезной нагрузки открывает больше возможностей для выхода в космос, будь то космический туризм или доставка устройств связи, зондов, телескопов и многого другого. Это захватывающее время для участия в освоении космоса, и теперь секрет раскрыт. Технология зеленого лазера — ключ к открытию космоса.

Связаться с нами