利用超聲波實現3D金屬打印的新技術

寂靜天花板

一種使用擁有專利的超聲波增材制造法（UAM）的金屬打印技術，在加工的過程中使用聲波來結合金屬箔層。這種技術能夠制造結構復雜的組件，并使得所制造的組件具有使用傳統制造技術所不可能實現的功能和屬性。
鉭，一種稀有的，具有很強可塑性的金屬，同時也具有較高的熔點和高耐腐蝕性等特點，并且它較高的原子數（Z）也使其可用于屏蔽輻射。
6 a1 Z& F. E. t- y人造衛星一直使用鋁、鈦和鉭等金屬材料層來制成一個Z級的結構。不同的金屬材料Z值的變化，能夠組成一個有效的過濾器，來過濾不同頻譜的輻射，保護敏感的電子元件并減少信號分析的背景噪聲。一般來說，Z級的屏蔽材料也比常規的屏蔽材料更輕更薄。
3 s' ?! u( n, J& L" ~! {# J* ~Fabrisonic公司采用3D打印技術制造的6061鋁箔層和0.008英寸厚的鉭箔層能夠完美地將組成部件結構和具有阻隔輻射的功能整合到單塊板材上。
# |% l- @- K6 v: a. V因為超聲波增材制造法能夠簡單地將不同的金屬材料結合在一起，這一特性使得Fabrisonic公司能夠采用3D打印技術，在一個部件的制造中使用幾種具有不同Z值的材料制成結構板材。這種制造方法減少了部件組成部分的數量，并無需進行復雜的釬焊操作。
; E' E- D) W7 fFabrisonic公司總裁Mark Norfolk先生說，UAM制造技術能夠磨去金屬材料表面的氧化物以便能夠使金屬材料更加方便地結合在一起，成為一個更強大的冶金結合體。再施加一些壓力和熱能，UAM制造技術就可以制造幾乎任何長度、1英寸寬的帶狀材料，最高生產時速可達300ipm。使用這些條狀的材料可以組裝成6英尺x6英尺的面板。
多金屬部件，如銅、鋁和鈦層壓板都可以使用UAM的加工制造方法進行定制。
由于采用這種制造方法只需要一個相對較低的溫度（鋁的溫度峰值為華氏200°F），因此使得在完全致密的金屬板中嵌入如應變計、熱電偶或光纖電纜等電子設備成為可能。
- A; Q" E! T# w+ i! g多金屬部件，如銅、鋁和鈦層壓板都可以使用UAM的加工制造方法進行定制。
金屬3D打印技術能夠制造具有復雜分層結構的部件，使用常規的制造方法是不可能實現的，另外還可以在一個具有復雜形狀的部件中使用幾種不同的金屬層。
“我們正在制造能夠同時承受結構負荷并且具有內置屏蔽（通常只有幾英寸厚）的部件。”Mark Norfolk先生解釋說。這能夠將減少成本和重量與多種功能組合到一個部件上。
Norfolk先生解釋說：“美國材料與試驗協會（American Society for Testing and Materials, ASTM）為增材制造（AM）制定了一個規范，認證了不同的方法，包括金屬箔層疊。我們使用一個固態的加工過程來一層一層地進行制造——一些部件需要使用幾千層的金屬箔——一般為0.005英寸到0.010英寸厚。” Norfolk先生補充說，金屬箔相比粉末更加便宜并且也有很多的貨源。
- v4 A  P( {8 z* {! D( J該公司還使用3D打印技術采用鋁結合銅的設計制造使高性能、重量輕的熱交換器，這一技術是使用常規的技術很難實現的。“我們可以3D打印制造冷卻劑回路并結合衛星的結構框架最終形成一個巨大的熱交換器。”Norfolk先生說。

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