德国杜塞尔多夫金属铸造加工展：多材料3D打印推动欧洲火箭推进系统制造

欧洲航天工业正经历转型。随着对灵活性、成本效益和快速开发周期的需求上升，运载火箭现代化进程加快。火箭推进系统和姿态控制系统被视为现代航天系统制造中的关键成本因素。在欧洲研究项目框架下，弗劳恩霍夫铸造、复合与加工技术研究所（IGCV）正在开发用于高度复杂火箭部件的创新增材制造工艺。项目希望借助3D打印降低生产成本、缩短开发时间并提高材料效率，同时增强欧洲新航天产业竞争力，支持欧洲独立、可持续地进入太空。

当前研究聚焦于同时使用多种材料增材制造复杂部件。在现代激光熔化工艺中，多种金属粉末或合金被激光精确熔化并选择性结合。由此得到的部件可以在单一零件内定制强度、耐温性或耐腐蚀等性能。该技术使设计能直接在数字领域修改并立即生产，无需额外模具。研究人员康斯坦丁·尤格特解释说，部件可在计算机上灵活调整，随后立即制造。这种高适应性显著缩短开发周期，促进快速设计迭代，并将航空航天开发交付时间缩短数周。

利用新开发的增材制造技术，研究人员已实现用于火箭系统的功能演示件。该阀门部件由交替的磁性钢合金和非磁性钢合金制成，有助于飞行中精确控制和稳定火箭方向。通过在单一制造过程中组合不同材料，机械和磁性能可按现代航天需求精确调整。实验室测试确认了高部件密度和极精确材料分布，这是安全关键航天部件的重要前提。目前，科学家正将增材原型与常规铣削和焊接参考件进行比较，评估性能、效率、生产成本和开发周期，目标是为未来欧洲阿里安发动机展示技术优势并设定新标杆。

多材料3D打印的设计自由也带来新挑战。不同材料界面尤其关键，可能出现结构弱点。在与KU Leuven合作的补充项目中，研究人员探讨如何用多材料激光熔化工艺可靠结合钛合金和镍合金。最初没有过渡层的测试导致界面缺陷和脆性相，可能损害机械稳定性。通过数值模拟和实验分析，团队开发出解决方案：超薄钼中间层防止合金直接接触，从而在实验室规模实现稳定冶金结合。这首次为增材多材料3D打印中的受控材料过渡奠定基础，使超轻、高度集成和功能优化的航天部件更可及。

除技术性能外，可持续性和过程智能也日益重要。由尤格特领导的弗劳恩霍夫IGCV研究人员正在开发粉末管理和质量保证新概念。一种磁分离系统可自动分离并再利用打印中混合的金属粉末，减少材料浪费和生产成本，同时减少二氧化碳排放。未来目标是开发智能过程监控系统，利用热成像、传感器技术和数据驱动算法实时分析每个熔化层，并自主优化制造参数。这些方法被视为实现稳定批量生产和可扩展增材制造的关键一步。

十多家研究机构和工业公司参与欧洲研究计划Enlighten和Enlighten-ED。项目获约3800万欧元资助，持续至2027年初，旨在将多材料3D打印技术推向工业成熟。作为关键工业伙伴，ArianeGroup贡献真实航天项目专业知识，支持将新制造技术整合到未来欧洲运载火箭。尤格特表示，目标不仅是展示当前能力，通过Enlighten项目为火箭部件可持续、灵活批量生产奠定基础，从而加强欧洲在太空领域的长期技术独立。

下届展会时间：2027年06月21号~06月25号

展会地点：德国 杜塞尔多夫

展会行业：铸造

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