利用超声波实现3D金属打印的新技术

寂静天花板

一种使用拥有专利的超声波增材制造法（UAM）的金属打印技术，在加工的过程中使用声波来结合金属箔层。这种技术能够制造结构复杂的组件，并使得所制造的组件具有使用传统制造技术所不可能实现的功能和属性。
钽，一种稀有的，具有很强可塑性的金属，同时也具有较高的熔点和高耐腐蚀性等特点，并且它较高的原子数（Z）也使其可用于屏蔽辐射。
; b- Z# ^$ R5 G+ [, H# @人造卫星一直使用铝、钛和钽等金属材料层来制成一个Z级的结构。不同的金属材料Z值的变化，能够组成一个有效的过滤器，来过滤不同频谱的辐射，保护敏感的电子元件并减少信号分析的背景噪声。一般来说，Z级的屏蔽材料也比常规的屏蔽材料更轻更薄。
/ q8 o" Z2 M2 G; h# q4 _! wFabrisonic公司采用3D打印技术制造的6061铝箔层和0.008英寸厚的钽箔层能够完美地将组成部件结构和具有阻隔辐射的功能整合到单块板材上。
因为超声波增材制造法能够简单地将不同的金属材料结合在一起，这一特性使得Fabrisonic公司能够采用3D打印技术，在一个部件的制造中使用几种具有不同Z值的材料制成结构板材。这种制造方法减少了部件组成部分的数量，并无需进行复杂的钎焊操作。
Fabrisonic公司总裁Mark Norfolk先生说，UAM制造技术能够磨去金属材料表面的氧化物以便能够使金属材料更加方便地结合在一起，成为一个更强大的冶金结合体。再施加一些压力和热能，UAM制造技术就可以制造几乎任何长度、1英寸宽的带状材料，最高生产时速可达300ipm。使用这些条状的材料可以组装成6英尺x6英尺的面板。
) M. T8 ]! Z+ t9 ^! c7 P. g' K( O# X多金属部件，如铜、铝和钛层压板都可以使用UAM的加工制造方法进行定制。
5 r4 k# t3 @. l7 R  ^1 T由于采用这种制造方法只需要一个相对较低的温度（铝的温度峰值为华氏200°F），因此使得在完全致密的金属板中嵌入如应变计、热电偶或光纤电缆等电子设备成为可能。
多金属部件，如铜、铝和钛层压板都可以使用UAM的加工制造方法进行定制。
% p, W, ?6 E4 A: z. R6 T金属3D打印技术能够制造具有复杂分层结构的部件，使用常规的制造方法是不可能实现的，另外还可以在一个具有复杂形状的部件中使用几种不同的金属层。
“我们正在制造能够同时承受结构负荷并且具有内置屏蔽（通常只有几英寸厚）的部件。”Mark Norfolk先生解释说。这能够将减少成本和重量与多种功能组合到一个部件上。
Norfolk先生解释说：“美国材料与试验协会（American Society for Testing and Materials, ASTM）为增材制造（AM）制定了一个规范，认证了不同的方法，包括金属箔层叠。我们使用一个固态的加工过程来一层一层地进行制造——一些部件需要使用几千层的金属箔——一般为0.005英寸到0.010英寸厚。” Norfolk先生补充说，金属箔相比粉末更加便宜并且也有很多的货源。
该公司还使用3D打印技术采用铝结合铜的设计制造使高性能、重量轻的热交换器，这一技术是使用常规的技术很难实现的。“我们可以3D打印制造冷却剂回路并结合卫星的结构框架最终形成一个巨大的热交换器。”Norfolk先生说。
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