林德公司与阿丽亚娜集团合作开发3D打印铜合金火箭燃烧室

2023年10月31日，南极熊获悉，著名气体制造商林德公司（Linde）和阿丽亚娜集团（Ariane Group）正在合作开展一个研究项目，以帮助改进铜合金零件的增材制造过程，这些零件将用到未来重型运载火箭的发动机燃烧室。研究人员希望更有效地实施增材制造流程，从而降低未来Ariane 6火箭发射的成本，目前该项目的预算已经严重超支且延期严重。

△位于法属圭亚那欧洲航天港的Ariane 6 号发射基地。

随着增材制造的进步，铜粉现在可用于开发具有高度几何自由度（例如冷却通道）的发动机部件，这在以前使用传统制造方法是不可能的。虽然铜是一种优异的热导体，被公认为航空航天工业的重要材料，但由于其反射特性，它在增材制造工艺方面面临着挑战。铜在接触到激光时就仿佛一面镜子，大量的能量被反射，而不是用来熔化金属。因此需要更高的激光强度，但这可能会带来零件过热和氧化问题的风险。

林德利用其定制气体混合物 ADDvance Laser230 及其独特的精确氧气控制系统 ADDvance O2，与 Ariane 合作测试高精度增材制造工艺，以提供一致、高质量的3D打印铜部件。

△常规LPBF设备（左）和ADDvance Laser230设备（右）打印时的金属熔池状态

林德增材制造副总监 Pierre Forêt 表示：“林德非常自豪能够与 Ariane 合作开展这个项目，以改进增材制造工艺。与 Ariane 等世界领先的合作伙伴合作是我们创新文化的核心。”

ADDvance Laser230 专为优化激光粉末床熔融 (LPBF) 工艺中的打印效果而开发。凭借其专有的氩气和氦气混合物，它有助于减少烟雾和飞溅的形成并加快循环时间，使打印过程更加可靠并降低每个零件的成本。它与合金无关，非常适合复杂或晶格型结构的增材制造。

通过ADDvance O2 精确控制系统，打印过程中氧增量将被精确控制，确保打印室的最大氧含量仅保留10ppm以下。这种极低的残留氧气含量可减轻过热和氧化，从而实现更高效的打印，而无需等待各层冷却。它还具有额外的好处，即未氧化的粉末可以重复使用，从而降低材料成本。

阿丽亚娜集团专家、工艺流程部门的 Mathias Palm 说道：“为了确保未来火箭发动机的竞争力，改进的增材制造工艺是一个关键因素，可以降低制造成本并缩短交货时间，同时保持无可争议的质量和可靠性，这使 Ariane 成为行业领导者。我们相信林德的气体专业知识将有助于优化增材制造工艺。”