在金属增材制造领域,封闭球形或穹顶结构的打印一直是公认的技术难题。
当悬垂角度超过45°时,熔池因缺乏下方固体支撑而失稳塌陷,导致表面粗糙度急剧恶化甚至打印失败。
工程师们通常被迫在内部添加支撑结构,但对于卫星推进系统的燃料和氧化剂储罐而言,这带来了严重的后处理挑战。
内部支撑难以去除,残留结构可能引入应力集中点和潜在泄漏路径,这在航天应用中完全不可接受。
InnoSpace团队展示的工作引人注目之处在于,他们使用Ti-6Al-4V Grade 23航天级钛合金,在标准LPBF设备上实现了完全封闭球形容器的零内部支撑打印。
这意味着没有使用多轴打印头、倾斜基板或其他非标硬件配置,也没有依赖专有的扫描算法。
各向异性问题也很关键。
逐层熔化凝固的工艺特性导致Z向与XY向机械性能存在差异,对于承受均匀内压的球形容器,这种各向异性意味着特定方向可能成为结构薄弱环节。
常见的应对策略包括优化扫描路径使熔池取向更加随机化、通过后续热处理均匀化微观组织、或在设计阶段对弱向进行壁厚补偿。
团队分享时未对此展开说明,期待后续能给出更多技术细节。
从工程应用角度看,1至15升的容量范围覆盖了大部分小卫星推进系统的储罐需求,参数化设计能力可根据不同任务载荷快速调整几何构型,这对于强调快速迭代的商业航天的全新制造模式具有实际意义。
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