Puerto Rico大学获美空军与NASA资助，推进铝材增材制造及太空应用研究

波多黎各大学马亚圭斯分校（也称为马亚圭斯大学分校，简称 RUM）已通过America Makes获得美国空军 130 万美元的资助，用于推进铝材在太空领域的应用。该大学将与德克萨斯大学埃尔帕索分校合作，共同开展价值 300 万美元的联合铝材制造成熟度 (JAMM) 项目。作为该计划的一部分，将开发和评估新型合金。

“这对我们大学来说是一个重要的里程碑，并有望推动这一关键领域的创新和领导力。我们很高兴得到空军和 America Makes 对我们的信任。学生将首先获得使用金属打印机的经验，确保零件无论在何种环境条件下都能承受机械应力，”Ricky Valentín-Rullán 教授表示。

“波多黎各提供了一个独特的环境来研究这些高添加剂材料在长期暴露于腐蚀的情况下如何反应，”美国制造的上级机构国家国防制造与机械中心 (NCDMM) 的项目工程师 Jason Thomas 说。

此前，RUM 获得了NASA 的30 万美元资助，这是NASA 600 万美元 MOSAICS 项目的一部分，该项目支持与非传统 NASA 合作伙伴合作开展太空研究。这项资助涉及与 NASA Glenn 和普渡大学的联合努力。此外，国防部的拨款和波多黎各科学、技术和研究信托基金的资助使得在 2024 年底在波多黎各建立了一个新实验室。该实验室具有聚合物和复合材料 3D 打印功能，以及 Renishaw AM 400 系统。

Renishaw AM 400 将在该项目中发挥核心作用，为当地学生提供宝贵的前沿研究实践经验。尽管 AM 400 可追溯到 2018 年左右，而更现代化的系统可能提供更多功能，但计划中的资格认证和测试工作类型仍然具有很高的相关性，并且在全球范围内很受欢迎。对于学生来说，参与该计划可以打开增材制造职业的大门，使该项目成为 America Makes 和国防部的一项具有成本效益的投资。

支持像这样的较新、较小的实验室是对美国大型研究机构所做工作的补充，扩大了有意义、高影响力研究的渠道。资助新兴大学不仅拓宽了人才渠道，而且还欢迎热切的新人为国家航天和国防部门做出贡献。新实验室带来了招募新研究人员和员工的机会，满足了这些战略行业对熟练专业人员日益增长的需求。

NASA Marshall 之前曾参与 HRL 的7A77 铝合金研究，并于 2023 年领导了第四次工业革命反应增材制造(RAMFIRE) 项目。该团队与 Elementum 3D 合作开发了一种专用铝材料，用于通过定向能量沉积 (DED) 3D 打印生产火箭喷嘴。由 Paul Gradl 牵头的 RAMFIRE 项目因其技术进步而备受关注。

通过 RAMFIRE 制造的航空喷嘴具有复杂的内部通道，并由RPM Innovations打印成单个部件。RPM 率先采用了吹粉 DED 系统，能够生产高达两米的部件，同时允许实现复杂的特征，例如 1 毫米内部通道和 1.5 毫米壁厚，这些特征是通过倾斜工作台设置与五轴臂配对实现的。

NASA 还与 Elementum 3D 合作开发铝制 Broadsword 火箭发动机，这是 MaSTEN Space Systems 在DARPA 的资助下制造的推力为 25,000 磅的上级发动机。Broadsword 发动机仅由三个部件组成，非常引人注目，有力地证明了铝在火箭推进中的潜力。该项目于 2016 年进行了热火测试，开发时间长达 13 个月，有助于激发人们对铝合金用于发动机部件的兴趣。

该引擎采用 EOS 系统和 Elementum 的 6061-RAM2 铝合金打印而成，凸显了先进增材铝的性能和可制造性优势。Elementum 自 2014 年以来一直与 NASA 合作，Broadsword 标志着该合作的重要里程碑。该引擎背后的公司 MaSTEN 后来被 Astrobotic 收购，后者是一家专注于月球着陆器和探测车等太空探索技术的公司。

Broadsword 发动机还因其轻量化设计和根据AFRL Tipping Point 合同作为液态甲烷火箭发动机进行测试而引人注目。液态甲烷用于 SPACEX、Blue Origin、LandSpace 和 Relativity Space 等发动机，在现代火箭领域越来越受欢迎。它在性能和效率之间实现了令人信服的平衡——与氢气相比，它需要更小、更密集的燃料箱，同时实现高比冲。对于某些应用，液态甲烷被视为“金发姑娘”火箭燃料，因为它有可能在火星上进行现场生产，从而能够通过当地采购的燃料进行长时间任务和返回。这使得 DED 和 LPBF 等基于铝的增材制造方法对新太空社区特别有吸引力。

当然，虽然太空应用领域有许多令人兴奋的材料，但地外社区如此关注铝还有另一个关键原因。由科罗拉多矿业学院和其他研究伙伴领导的“熔融铝制造增材制造”项目正在探索如何从月球风化层中提取和熔化铝。这将使在月球和更远的地方建造建筑物变得更加容易，甚至可以直接从地外资源生产用于探索更深太空的航天器。在此背景下，最近对 RUM 的资助可能成为学生进入未来太空制造的起点。