Vibrant無損檢測公司評估3D打印的高超音速推進系統(tǒng)零件

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



洛克希德公司在這一領域發(fā)揮了關鍵作用,，提出了一種3D打印沖壓發(fā)動機,，旨在升級成超燃沖壓發(fā)動機。洛克希德公司使用粉末床與 Inconel 718 材料融合進行了實驗項目設計,，然后在 Velo3D Sapphire 1 MZ 機器上 3D 打印兩個 751 mm高的沖壓噴氣發(fā)動機,這些組件的壁極薄,，并布滿 500 微米的孔。然后,，需要對這些零件進行后續(xù)測試,，以證明系統(tǒng)可靠性，并推動機器的升級發(fā)展,。

LIFT 工程總監(jiān) John Keogh 博士說道：“增材制造是一種相對較新的制造工藝,，需要驗證和認證服務和關鍵任務應用的零件。目前需要一種數據驅動的方法來測試和認證打印機中的組件,，而不是統(tǒng)計驅動的方法,，在統(tǒng)計驅動的方法中，您必須首先構建多個部件,，然后才收集統(tǒng)計性能數據（通斷）,。我們的目標是識別過程數據和快速后處理檢查中發(fā)現的物理質量特征,，以準確地驗證組件是否能夠滿足高超音速飛行的嚴酷要求,。”



該團隊采用 Vibrant 的過程補償共振測試 (PCRT) 來評估組件,。這種快速,、無損的方法使用組件的自然共振頻率來檢查裂紋、閉塞,、適當的孔隙率和整體構建質量,。隨后將共振數據與現場監(jiān)測相結合，然后分析這些組合信息以微調最佳機器參數,。

當以 5 馬赫或以上的速度行駛時,，飛行器前緣處的熱量非常高。如果前端具有較小的半徑,，會產生巨大的加熱溫度,，這就是為什么來自太空的再入飛行器具有相當寬的半徑。但站在空氣動力學角度看,，高超音速飛行器需要某些領先優(yōu)勢,，并在高超音速下具有強大的復合和動態(tài)力量。它是空氣動力學,、力學,、熱管理和化學的融合,，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,。



這項工作由 LIFT 管理,，LIFT 的預算超過 1 億美元，擁有超過 300 家學術機構和公司的多元化成員,。該研究所的另一項重大舉措是高超音速挑戰(zhàn)賽,，該挑戰(zhàn)賽是代表國防部負責研究和工程的國防部副部長辦公室進行的，重點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,。

團隊的目標是利用這些數據以及進一步的實驗來準確預測和評估 3D 打印零件的疲勞特性,。最終目標是生產“天生認證”的部件，這些部件是從已經滿足質量標準的機器中生產出來的,。鑒于高超音速技術帶來的復雜挑戰(zhàn),，此項目需要巨大的合作。高超音速技術本質上是一項團隊努力,，任何一家公司都無法單獨解決這個難題,。這項技術代表了技術的終極制高點，有望對未來的全球電力動態(tài)產生重大影響,。因此,，這一舉措是一個良好的開端，預計會看到更多此類合作項目,。

什么是PCRT,？



PCRT 是先進的共振測試，可通過檢測其他 NDT 方法無法檢測到的過程變化和結構缺陷來提高安全性和運營經濟性,。PCRT 也是破壞性取樣的經濟替代品,，破壞性取樣可能會遺漏關鍵缺陷或不必要地報廢可維修部件。PCRT 為 100% 的零件群體提供高通量 NDT,。通過快速測量整個零件的共振頻率來檢測缺陷和故障,， 幫助世界各地的制造商、維護維修機構和運營商降低故障風險,，同時最大限度地延長零件壽命,。

PCRT 為制造和維護應用提供各種測試服務，旨在確認零件完整性和檢測缺陷,。服務包括：
●異常值篩選
●目標缺陷檢測
●生命監(jiān)測
●制造過程控制
●關鍵過程驗證
●材料表征