NSF与ISS国家实验室选定微重力金属增材制造研究:解析粉末熔化动力学破解缺陷起源
9月28日,3D Printing Industry报道,美国国家科学基金会(NSF)与国际空间站(ISS)国家实验室选定新研究项目,将利用微重力环境研究金属粉末颗粒的熔化与混合过程——金属3D打印的核心环节。项目由圣路易斯华盛顿大学的Patricia Weisensee主持,题为Beyond Buoyancy:非重力输运现象对微小颗粒熔化动力学的作用。
在地面,浮力驱动的流体流动会掩盖表面张力等非重力力的作用,而表面张力在单个粉末颗粒与熔池尺度上恰是主导因素。ISS微重力环境可消除浮力驱动流,使团队能够单独测量非重力力如何支配颗粒熔化与混合,用更干净的数据精化预测模型,进而支撑工艺参数开发与缺陷溯源。自合作启动以来,NSF已资助近100个ISS国家实验室项目,产出350余篇同行评审论文。NSF工程局副局长William Olbricht表示,该合作使美国研究人员得以接触这一独特实验设施。
同期入选的还有一项微重力两相流滑移比实验研究,针对流沸腾散热系统中的气液滑移比,与增材制造紧凑型换热器、冷板的热管理设计直接相关。微重力熔化动力学已成多国竞争前沿:今年1月中国科学院力学所在力箭一号(Lihong-1)亚轨道飞行中完成金属3D打印微重力试验,欧洲ESA与Airbus、AddUp合作的空间金属打印机自2024年中起在ISS运行,ESA正在比对天地打印件差异。
对粉末采购商的价值:① 缺陷起源机理模型一旦成熟,将推动对粉末熔化特性、粒度分布与球形度的量化要求更精准,利好能提供严格质量分级与批次数据的制粉企业;② 工艺参数窗口优化或加速新型钛合金、高温合金牌号进入激光粉末床熔融工艺验证;③ 基础研究短期不产生直接订单,但长期利好粉末质量标准化,建议技术追踪。