普渡大学研究团队利用 3D 打印陶瓷材料推进高超音速制造

近日，美国普渡大学应用研究所（Purdue Applied Research Institute ，PARI）的研究人员正在开发增材制造工艺方法，通过3D打印技术将深色陶瓷（dark ceramics）制成复杂形状，用于高超音速飞行器的组件。深色陶瓷是一种能够承受高超音速飞行极端条件的材料。研究的目标是实现这些组件的大规模3D打印，以提高效率和性能。

普渡大学工程学院材料工程学院的教授，同时也是PARI高超音速先进制造技术中心（HAMTC）陶瓷加工领域的负责人Rodney Trice正领导团队优化这些材料以适应增材制造工艺。深色陶瓷是高超音速飞行器组件的理想材料，因为它们在极端大气条件下不易开裂或降解。为了制造陶瓷制成的高超音速组件，Trice团队使用HAMTC的数字光处理（digital light processing，DLP）3D打印机。该技术使用光投影仪（而非激光）逐层固化液态光敏树脂，打印出分辨率较高的三维物体。Trice表示，通过数字光处理技术，组件是逐层构建的。这种方法可以制造出具有非常光滑表面和微米级精度的复杂设计和几何形状，通过这一工艺，已经成功打印了多种形状，例如用于构建高超音速飞行器的尖锥和半球体。3D打印深色陶瓷的挑战在于其颜色与3D打印机投射的紫外光的相互作用。浅色陶瓷（如氧化铝）会反射和散射光线，从而一次性固化整个层。而深色陶瓷则倾向于吸收光线，从而抑制固化过程。由于深色粉末会吸收固化材料所需的紫外线，无法形成较厚的层，因此，得到的固化深度太薄，会影响每个零件的制造时间。材料工程博士生Matthew

Thompson和HAMTC陶瓷研究工程师Dylan

Crump一直在与Trice合作，研究树脂系统、表面处理和其他方法来增加固化深度。