盤點3D打印在2014
過去一年，全球科技取得了不少突破及進展。此前3D打印技術甚至被認為將帶動第三次工業革命，在該領域突破性發展尤其豐富。而最為耀眼的當屬以下兩大突破：
一、NASA開發出新型混合3D打印技術
去年中旬，美國國家航空航天局(NASA)噴氣推進實驗室的科學家開發出一種新的3D打印技術，可在一個部件上混合打印多種金屬或合金，解決了長期以來飛行器尤其是航天器零部件制造中所面臨的一大難題。除度身定制零部件外，該技術還能用于研究各種潛在的合金，研究人員稱，新研究未來有望讓材料科學大為改觀。相關論文發表在《科學報告》雜志上。
3D打印技術正方興未艾，能夠用來制造從眼鏡到植入式醫療設備的各種物件，無需模具和焊接，人們只需將模型數據輸入計算機即可得到想要的東西。但此前航天器零部件的制造，卻無法如此輕松地一氣呵成。工程師往往需要定制各種復雜的、有特殊要求(如在同一零件上使用多種不同性質金屬)的部件，傳統的3D打印技術根本無法滿足這一需求。
例如，一個零件的一側要具備耐高溫特性，而另一側要具備低密度特性;或只能在一側具有磁性。制造這樣的零部件此前只能采用焊接的方法，先分別制造出不同的部件，然后再將它們焊接起來。但焊縫天然具有缺陷，容易脆化，在高強度壓力下極易導致零件崩潰。
物理學家組織網7月30日報道稱，從2010年以來，NASA噴氣推進實驗室的科學家就一直試圖解決這個問題。噴氣推進實驗室材料和冶金專家道格拉斯·霍夫曼說：“我們正在做一個標準的3D打印工序，讓新技術能夠兼容不同的金屬粉末，以便于制造飛行器。借助這項技術，你可以不斷地改變材料的組成。未來的太空任務可以結合使用由這種技術制成的部件，汽車工業和商用航空工業的設計和制造人員，很快會發現這種技術對他們而言同樣很有價值。”
NASA噴氣推進實驗室技術專家R·皮特·狄龍說：“借助這種新型3D打印技術，你可以順滑地從一種合金過渡到另外一種合金，此外，用它還可以研究各種潛在的合金。我們認為這個技術未來將讓材料技術大為改觀。”
狄龍的同事、機械工程師約翰·保羅·比格尼亞說：“雖然梯度合金在過去的研究中已經被開發和創建過，但是將這些復雜材料制造成現實的零部件，這還是第一次。”
二、3D打印的火箭發動機噴嘴點火成功
去年九月，美國國家航空航天局(NASA)成功測試了兩個迄今設計最復雜的、3D打印制造的火箭發動機噴嘴。兩個噴嘴分別進行了5秒鐘點火試飛，產生了2萬磅的推力。設計的氫氧旋混幾何流型使燃燒產生的推力達到每英寸1400磅，溫度達到6000華氏度。測試地點在亞拉巴馬州的馬歇爾空間飛行中心。
據物理學家組織網9月1日報道，通過這次設計，NASA工程師推進了3D打印技術的極限。他們先把設計方案輸入3D打印計算機，然后由打印機一層層地打出每個部分，通過激光把金屬粉末融合在一起，這一過程叫做選擇性激光熔融。
3D打印也叫加法制造。設計者可以用40個噴頭打印一個整體部件，而不用分別制造。他們打印的部件在尺寸上類似小火箭發動機噴嘴，而設計上卻類似推進大型發動機如RS-25發動機的噴嘴。RS-25發動機是用來推進NASA空間發射系統(SLS)火箭的，是舉重型探測類火箭，將把人類帶到火星上。
“我們不只是想測試一個噴嘴，還想證明3D打印能給火箭設計帶來變革，提高系統性能。”馬歇爾工程指揮部主管克里斯·辛格說，“在測試中，這些部件表現得出乎意料的好。”如果用傳統制造方法，要造163個單獨零件然后再組裝起來，但3D打印只需兩個零件，不僅節約了時間金錢，而且造出的部件能提高火箭發動機性能，減少失敗可能性。
兩個火箭噴嘴分別由兩家公司打印。“我們的目標之一是與多家公司合作，為這種新的制造工藝制定標準。”馬歇爾推進工程師詹森·特賓說，“我們與行業合作，學習怎樣在航空硬件制造的每個階段——從設計到空間操作，利用這種加法制造的優勢。我們正在把學到關于火箭發動機部件制造的一切，應用到空間發射系統及其他航空硬件上。”
由于加法制造設計獨特，不僅能幫設計師制造和測試火箭噴嘴，還能使測試更快更智能。馬歇爾中心擁有室內加法制造能力，“這讓我們能看到測試數據，根據數據來修正部件或測試標準，迅速改變生產再返回來測試。”負責本次測試的推進工程師尼古拉斯·凱斯說，“這會加速整個設計、開發與測試過程，讓我們能以更少的風險和成本努力改革設計。”
本著降低未來發動機的制造復雜性、節約時間、減少制造組裝成本的目的，工程師們不斷測試越來越復雜的噴嘴、火箭噴管及其他零件。對于改進火箭設計、完成深空任務來說，加法制造是一種關鍵技術。
工程師用3D打印火箭噴嘴完成了點火燃燒測試。一些參數的特定設計，旨在提高火箭發動機性能。噴嘴混合了液態氧和氣態氫，燃燒溫度超過6000華氏度(約3316攝氏度)，產生了超過2萬磅的推擲力。
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