波音公司獲50萬(wàn)美元AFRL資金，以開發(fā)高超音速飛行部件的3D打印技術(shù)

2022年3月3日，南極熊獲悉，美國(guó)國(guó)家3D打印加速器AmericaMakes向一個(gè)由航空制造商波音公司領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)提供了50萬(wàn)美元的美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）資金。

波音公司被選為America Makes'MAGMA'項(xiàng)目的一部分，現(xiàn)在將與RPM創(chuàng)新公司合作，開發(fā)與高速飛行部件相關(guān)的3D打印技術(shù)。具體而言，該團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)完善他們的設(shè)計(jì)方法。據(jù)了解，這將提高那些在高超音速環(huán)境下易變形部件的可靠性。

美國(guó)制造公司的技術(shù)總監(jiān)Brandon D. Ribic博士說(shuō)："這些努力將有利于各種具有復(fù)雜幾何特征產(chǎn)品的制造，預(yù)計(jì)從這些努力中獲得的重要經(jīng)驗(yàn)將有助于提高復(fù)雜3D打印組件的產(chǎn)量。"

△位于俄亥俄州揚(yáng)斯敦的America Makes大樓。照片來(lái)自America Makes。

America Makes的創(chuàng)新動(dòng)力

自從2012年在俄亥俄州揚(yáng)斯敦成立以來(lái)，America Makes一直在不斷嘗試，以提高美國(guó)全球制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的方式加快3D打印的應(yīng)用。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，該研究所使用了項(xiàng)目征集的方式。通過(guò)這種方式，它為成員組織提供支持，為常見(jiàn)的3D打印問(wèn)題提供新的解決方法。

在過(guò)去的12個(gè)月里，美國(guó)制造協(xié)會(huì)已經(jīng)發(fā)起過(guò)幾個(gè)這樣的倡議，包括其最近的快速創(chuàng)新倡議（RIC），它承諾為推動(dòng)3D打印成熟的項(xiàng)目提供50萬(wàn)美元，目標(biāo)是六個(gè)不同的領(lǐng)域，從原位監(jiān)測(cè)和鑒定，到零件缺陷檢測(cè)和輕質(zhì)化。

在2021年6月，該研究所還宣布了一項(xiàng)160萬(wàn)美元的公開項(xiàng)目征集，旨在鼓勵(lì)開發(fā)創(chuàng)新的、具有成本效益和節(jié)能的增材制造方法。在AFRL的支持下，America Makes不僅繼續(xù)尋求減輕缺陷的新方法，而且還針對(duì)新的培訓(xùn)和高溫材料鑒定方法。

最近，3D打印加速器更加重視尋求克服增材制造高速應(yīng)用部件出現(xiàn)的問(wèn)題。該機(jī)構(gòu)在去年推出了50萬(wàn)美元的 "LAVA "項(xiàng)目征集，尋求用非DED的方法來(lái)防止高速變形，現(xiàn)在America Makes又推出了名稱相似、目標(biāo)一致的 "MAGMA"倡議。

△AmericaMakes已被AFRL授予3.22億美元的預(yù)算，以推動(dòng)3D打印技術(shù)的采用，其成員主要來(lái)自工業(yè)、學(xué)術(shù)界、政府、勞動(dòng)力和經(jīng)濟(jì)發(fā)展組織。照片來(lái)自AmericaMakes。

為高速研發(fā)投入50萬(wàn)美元

作為America Makes的高超音速增材制造計(jì)劃的一部分，該組織專門設(shè)立了高速應(yīng)用的增材制造幾何管理方法和 "MAGMA "項(xiàng)目，促進(jìn)3D打印技術(shù)的發(fā)展，以便在高速應(yīng)用中部署。

當(dāng)America Makes在2021年10月首次發(fā)出MAGMA項(xiàng)目倡議時(shí)，它概述了增材制造是如何越來(lái)越多地幫助美國(guó)公司減少定制復(fù)雜零件的交貨時(shí)間。然而，該研究所也同時(shí)提出了目前增材制造中存在的一些問(wèn)題，包括各種因素可能導(dǎo)致產(chǎn)品幾何形狀出現(xiàn)不可接受的差異，這使得3D打印零件無(wú)法應(yīng)用到高速環(huán)境下。

為了克服這個(gè)問(wèn)題，America Makes此后一直在尋求與3D打印相關(guān)的改善提案，用于幫助相關(guān)產(chǎn)品幾何驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的可衡量化。該組織表示，參賽作品的范圍可以從統(tǒng)計(jì)分析到創(chuàng)建新的設(shè)計(jì)工具，他們是秉持著鼓勵(lì)創(chuàng)新的理念而并不是非要強(qiáng)制參賽者滿足某些規(guī)定才行。

雖然波音公司和RPM創(chuàng)新公司現(xiàn)在已被宣布為MAGMA征集活動(dòng)的獲勝者，但他們的高超音速的相關(guān)研究屬于敏感話題，這也代表著他們的提交材料幾乎沒(méi)有被公開。然而，鑒于RPM創(chuàng)新公司專門使用DED 3D打印技術(shù)來(lái)制造和維修零件，它的Freeform工藝極有可能對(duì)該團(tuán)隊(duì)的方法起到作用。

此外，Ribic表示，該項(xiàng)目的研究結(jié)果可幫助供應(yīng)廠商對(duì)各種高速應(yīng)用的增材技術(shù)進(jìn)一步理解。此外，波音公司已經(jīng)參與了該倡議的事實(shí)表明，其應(yīng)用將與其核心業(yè)務(wù)密切相關(guān)，該業(yè)務(wù)圍繞飛機(jī)、航空航天和國(guó)防制造。

△美國(guó)政府支持的組織多年來(lái)為高超音速研發(fā)傾注了大量資金。圖片來(lái)自美國(guó)國(guó)家航空航天局。

美國(guó)國(guó)防中的高超音速研究

隨著全球緊張局勢(shì)因俄羅斯入侵烏克蘭而持續(xù)升溫，美國(guó)高超音速技術(shù)的重要性已變得比以往任何時(shí)候都更加清晰。事實(shí)上，據(jù)說(shuō)俄羅斯軍方在沖突前一直在測(cè)試其最新的 "匕首 "導(dǎo)彈，并使用3D打印技術(shù)來(lái)升級(jí)能夠攜帶這些導(dǎo)彈的米格-31噴氣機(jī)的引擎。

對(duì)美國(guó)及其盟國(guó)來(lái)說(shuō)，值得慶幸的是，該國(guó)對(duì)高超音速研究本身并不陌生，其國(guó)防部（DoD）經(jīng)常求助于3D打印來(lái)實(shí)現(xiàn)這一領(lǐng)域的進(jìn)展。例如，2021年10月，國(guó)防部向高超音速研發(fā)項(xiàng)目提供了2550萬(wàn)美元，預(yù)計(jì)這些項(xiàng)目將部署3D打印、機(jī)器學(xué)習(xí)和無(wú)損檢測(cè)方法來(lái)推進(jìn)高超音速飛行。

大約在同一時(shí)間，美國(guó)海軍水面作戰(zhàn)中心達(dá)爾格倫分部（NSWCDD）也宣布，它打算加倍進(jìn)行高超音速研發(fā)。該組織利用3D打印等先進(jìn)技術(shù)，與約翰-霍普金斯大學(xué)和邁阿密大學(xué)合作，說(shuō)它的目標(biāo)是將達(dá)爾格倫作為海軍在高超音速武器集成方面的領(lǐng)頭羊。