Vibrant無(wú)損檢測(cè)公司評(píng)估3D打印的高超音速推進(jìn)系統(tǒng)零件

為了將高超音速技術(shù)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),，需要開(kāi)發(fā)高性能的材料，或者以創(chuàng)新的方式利用這些現(xiàn)有材料,。高超音速飛行器在工作時(shí)需要承受極端的高溫和壓力,，因此優(yōu)化、減輕重量的3D打印結(jié)構(gòu)是十分必要的,。將高性能3D打印金屬和陶瓷相結(jié)合,，能夠滿足上述挑戰(zhàn)。2023年9月,，南極熊獲悉,，美國(guó)國(guó)防部的明日輕量級(jí)創(chuàng)新 (LIFT)研究所與Velo3D、Lockheed Martin(洛克希德公司)和Vibrant合作(無(wú)損檢測(cè)公司),，致力于推進(jìn)3D打印高超音速推進(jìn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā),。



洛克希德公司在這一領(lǐng)域發(fā)揮了關(guān)鍵作用，提出了一種3D打印沖壓發(fā)動(dòng)機(jī),，旨在升級(jí)成超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī),。洛克希德公司使用粉末床與 Inconel 718 材料融合進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)，然后在 Velo3D Sapphire 1 MZ 機(jī)器上 3D 打印兩個(gè) 751 mm高的沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),這些組件的壁極薄,，并布滿 500 微米的孔,。然后，需要對(duì)這些零件進(jìn)行后續(xù)測(cè)試,，以證明系統(tǒng)可靠性,，并推動(dòng)機(jī)器的升級(jí)發(fā)展。

LIFT 工程總監(jiān) John Keogh 博士說(shuō)道：“增材制造是一種相對(duì)較新的制造工藝,，需要驗(yàn)證和認(rèn)證服務(wù)和關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用的零件,。目前需要一種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法來(lái)測(cè)試和認(rèn)證打印機(jī)中的組件，而不是統(tǒng)計(jì)驅(qū)動(dòng)的方法,，在統(tǒng)計(jì)驅(qū)動(dòng)的方法中,，您必須首先構(gòu)建多個(gè)部件，然后才收集統(tǒng)計(jì)性能數(shù)據(jù)（通斷）,。我們的目標(biāo)是識(shí)別過(guò)程數(shù)據(jù)和快速后處理檢查中發(fā)現(xiàn)的物理質(zhì)量特征,，以準(zhǔn)確地驗(yàn)證組件是否能夠滿足高超音速飛行的嚴(yán)酷要求�,！�



該團(tuán)隊(duì)采用 Vibrant 的過(guò)程補(bǔ)償共振測(cè)試 (PCRT) 來(lái)評(píng)估組件,。這種快速,、無(wú)損的方法使用組件的自然共振頻率來(lái)檢查裂紋、閉塞,、適當(dāng)?shù)目紫堵屎驼�體構(gòu)建質(zhì)量,。隨后將共振數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合，然后分析這些組合信息以微調(diào)最佳機(jī)器參數(shù),。

當(dāng)以 5 馬赫或以上的速度行駛時(shí),，飛行器前緣處的熱量非常高。如果前端具有較小的半徑,，會(huì)產(chǎn)生巨大的加熱溫度,，這就是為什么來(lái)自太空的再入飛行器具有相當(dāng)寬的半徑,。但站在空氣動(dòng)力學(xué)角度看,，高超音速飛行器需要某些領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，并在高超音速下具有強(qiáng)大的復(fù)合和動(dòng)態(tài)力量,。它是空氣動(dòng)力學(xué),、力學(xué)、熱管理和化學(xué)的融合,，具有很大的挑戰(zhàn),，解決這些挑戰(zhàn)必須使用能夠在這些環(huán)境中生存的極高溫材料。



這項(xiàng)工作由 LIFT 管理,，LIFT 的預(yù)算超過(guò) 1 億美元,，擁有超過(guò) 300 家學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和公司的多元化成員。該研究所的另一項(xiàng)重大舉措是高超音速挑戰(zhàn)賽,，該挑戰(zhàn)賽是代表國(guó)防部負(fù)責(zé)研究和工程的國(guó)防部副部長(zhǎng)辦公室進(jìn)行的,，重點(diǎn)是確定有利于制造高超音速飛行器部件的材料和制造方法。

團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是利用這些數(shù)據(jù)以及進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)來(lái)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和評(píng)估 3D 打印零件的疲勞特性,。最終目標(biāo)是生產(chǎn)“天生認(rèn)證”的部件,，這些部件是從已經(jīng)滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)器中生產(chǎn)出來(lái)的。鑒于高超音速技術(shù)帶來(lái)的復(fù)雜挑戰(zhàn),，此項(xiàng)目需要巨大的合作,。高超音速技術(shù)本質(zhì)上是一項(xiàng)團(tuán)隊(duì)努力，任何一家公司都無(wú)法單獨(dú)解決這個(gè)難題,。這項(xiàng)技術(shù)代表了技術(shù)的終極制高點(diǎn),，有望對(duì)未來(lái)的全球電力動(dòng)態(tài)產(chǎn)生重大影響。因此,，這一舉措是一個(gè)良好的開(kāi)端,，預(yù)計(jì)會(huì)看到更多此類合作項(xiàng)目。

什么是PCRT,？



PCRT 是先進(jìn)的共振測(cè)試,，可通過(guò)檢測(cè)其他 NDT 方法無(wú)法檢測(cè)到的過(guò)程變化和結(jié)構(gòu)缺陷來(lái)提高安全性和運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性,。PCRT 也是破壞性取樣的經(jīng)濟(jì)替代品，破壞性取樣可能會(huì)遺漏關(guān)鍵缺陷或不必要地報(bào)廢可維修部件,。PCRT 為 100% 的零件群體提供高通量 NDT,。通過(guò)快速測(cè)量整個(gè)零件的共振頻率來(lái)檢測(cè)缺陷和故障， 幫助世界各地的制造商,、維護(hù)維修機(jī)構(gòu)和運(yùn)營(yíng)商降低故障風(fēng)險(xiǎn),，同時(shí)最大限度地延長(zhǎng)零件壽命。

PCRT 為制造和維護(hù)應(yīng)用提供各種測(cè)試服務(wù),，旨在確認(rèn)零件完整性和檢測(cè)缺陷,。服務(wù)包括：
●異常值篩選
●目標(biāo)缺陷檢測(cè)
●生命監(jiān)測(cè)
●制造過(guò)程控制
●關(guān)鍵過(guò)程驗(yàn)證
●材料表征