普渡大學研究團隊利用 3D 打印陶瓷材料推進高超音速制造

近日，美國普渡大學應用研究所（Purdue Applied Research Institute ，PARI）的研究人員正在開發增材制造工藝方法，通過3D打印技術將深色陶瓷（dark ceramics）制成復雜形狀，用于高超音速飛行器的組件。深色陶瓷是一種能夠承受高超音速飛行極端條件的材料。研究的目標是實現這些組件的大規模3D打印，以提高效率和性能。

普渡大學工程學院材料工程學院的教授，同時也是PARI高超音速先進制造技術中心（HAMTC）陶瓷加工領域的負責人Rodney Trice正領導團隊優化這些材料以適應增材制造工藝。深色陶瓷是高超音速飛行器組件的理想材料，因為它們在極端大氣條件下不易開裂或降解。為了制造陶瓷制成的高超音速組件，Trice團隊使用HAMTC的數字光處理（digital light processing，DLP）3D打印機。該技術使用光投影儀（而非激光）逐層固化液態光敏樹脂，打印出分辨率較高的三維物體。Trice表示，通過數字光處理技術，組件是逐層構建的。這種方法可以制造出具有非常光滑表面和微米級精度的復雜設計和幾何形狀，通過這一工藝，已經成功打印了多種形狀，例如用于構建高超音速飛行器的尖錐和半球體。3D打印深色陶瓷的挑戰在于其顏色與3D打印機投射的紫外光的相互作用。淺色陶瓷（如氧化鋁）會反射和散射光線，從而一次性固化整個層。而深色陶瓷則傾向于吸收光線，從而抑制固化過程。由于深色粉末會吸收固化材料所需的紫外線，無法形成較厚的層，因此，得到的固化深度太薄，會影響每個零件的制造時間。材料工程博士生Matthew

Thompson和HAMTC陶瓷研究工程師Dylan

Crump一直在與Trice合作，研究樹脂系統、表面處理和其他方法來增加固化深度。

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