制造火箭发动机部件采用选择型激光熔化技术

　美国航空航天局日前宣布，美成功试验出有史以来第一个用3D打印机打印出的火箭发动机部件。用3D打印技术制造配件耗时缩短，成本降低，优势明显。

　　据了解，这个3D打印的配件是燃料喷嘴，即火箭发动机的一部分，主要用于将液态氧和气态氢喷射到发动机的燃烧室中。

　　美国航空航天局表示，加利福尼亚州的洛克达因公司采用 “选择性激光熔化”技术实现这一壮举。

　　和传统工艺相比，新技术耗时短，成本低。火箭燃料喷嘴对尺寸的要求极为精确，过去需要一年才能完工。采用“选择型激光熔化”技术，耗时不到4个月就成功打印出燃料喷嘴，生产成本也降低超过燃料七成。
选择性激光熔化技术的基本原理
 
SLM技术是利用金属粉末在激光束的热作用下完全熔化、经冷却凝固而成型的一种技术。为了完全熔化金属粉末，要求激光能量密度超过106W／Cm2。目前用SLM技术的激光器主要有Nd-YAG激光器、Co2激光器
、光纤（Fiber）激光器。这些激光器产生的激光波长分别为1064nm、10640nm、1090nm。金属粉末对1064nm等较短波长激光的吸收率比较高，而对10640nm等较长波长激光的吸收率较低。因此在成型金属零
件过程中具有较短波长激光器的激光能量利用率高，但是采用较长波长的Co2激光器，其激光能量利用率低。  
 
在高激光能量密度作用下，金属粉末完全熔化，经散热冷却后可实现与固体金属冶金焊合成型。SLM技术正是通过此过程，层层累积成型出三维实体的快速成型技术。
 
根据成型件三维CAD模型的分层切片信息，扫描系统（振镜）控制激光束作用于待成型区域内的粉末。一层扫描完毕后，活塞缸内的活塞会下降一个层厚的距离；接着送粉系统输送一定量的粉末，铺粉系统的辊子铺展一层厚的粉末沉积于已成型层之上。然后，重复上述2个成型过程，直至所有三维CAD模型的切片层全部扫描完毕。这样，三维CAD模型通过逐层累积方式直接成型金属零件。最后，活塞上推，从成型装备中取出零件。至此，SLM金属粉末直接成型金属零件的全部过程结束。