اخیرا تکنولوژی AM و مس هردو، دوستی در فضای این صنعت پیدا کرده اند؛ به ویژه در حوزه ی موتورهای موشک. امسال نمونه های متعددی از موتورهای موشک پرینت سه بعدی را، از آژانس های دولتی گرفته تا خصوصی، با آلیاژهای متنوع و روش های متنوع پرینت سه بعدی شاهد بودیم. این مرتبه هم ناسا با پرینت سه بعدی قطعات موشک با آلیاژ GRCop-42 و تکنولوژی DED پروژه ای را آغاز کرده است.
در اغلب موارد موتورهای مسی پرینت سه بعدی با روش PBF تولید شدند. برخی از محققین موفق شدند با ترکیب پودر مس با سایر آلیاژها، سازه های دوفلزی یا بایمتالیک بسازند. یکی از مشکلات PBF مقیاس تولید است و یکی از راهکارهایی که ناسا برای مواجه با این مشکل پیش گرفته است استفاده از روش DED است؛ که پیش از این هم در این مقاله به آن اشاره کرده بودیم.
تیمی تحقیقاتی در دانشگاه SDSU موفق به پرینت آلیاژ مس GRCop-42 با DED برای اولین بار شده است و از این رو راه را برای پرینت محفظه های احتراق مسی پرینت سه بعدی در ابعاد بزرگتر باز کرده است.
GRCop-42 چیست؟
GRCop-42 یک آلیاژ مس/کرومیوم/نیوبیوم است که ابتدا توسط ناسا به عنوان ماده ی اولیه ی پرینت PBF تولید شد. مس به دلیل رسانایی حرارتی بالایش، حفظ استحکام در برابر حرارت بالا و فرسایش کم از ارجحیت نسبت به سایر مواد برخوردار است.
تمامی این ویژگی ها به خصوص برای قطعات موتور موشک چون اینجکتور سوخت و محفظه ی احتراق ارزشمند هستند.
با موفقیت در پرینت این گونه قطعات با GRCop-42 و PBF، ناسا بر آن شده تا محققین SDSU را جهت تحقیق بر پرینت با استفاده از DED برای تولید قطعات بزرگتر، از نظر مالی حمایت کند.
تصویر زیر نمونه ی پیشین محفظه های احتراق GRCop-42 که با PBF پرینت شده را نشان می دهد. به کانال های خنک کننده که جهت جریان هیدروژن مایع برای خنک کردن قطعه تعبیه شده اند؛ دقت کنید.
نگاره 1) پرینت سه بعدی قطعات موشک با آلیاژ GRCop-42 و تکنولوژی DED
“ما اولین قطعات پرینت شد ی GRCop-42با DED را تولید کردیم؛ که تا به حال هیچ جای دیگری آزمایش نشده است.”Tom Letcher پروفسور SDSU
آلیاژها از جزئیات متعددی تشکیل می شوند، در مورد GRCop-42، مقاومت حرارتی به سبب وجود کرومیوم و نیوبیوم است.
گرچه این دو عنصر پروسه ی نک شدن طولانی دارند و ممکن است سبب ایجاد خلل و فرج های غیرقابل پیشبینی شوند. این مشکلی است که در طی PBF رخ می دهد و در روش DED به حداقل می رسد. تیم به این نتیجه رسیده ایت که با استفاده از DED قادر به تولید قطعات منسجم تری هستند.
DED قابلیت تولید ابعاد بزرگتری دارد و به علاوه سبب افزایش تراکم برخی آلیاژها می شود.