亞利桑那大學(xué)獲美國(guó)陸軍310萬美元資助，用于研究3D打印高超音速飛行器技術(shù)

2025年3月26日，南極熊獲悉，美國(guó)亞利桑那大學(xué)宣布，由材料科學(xué)與工程系的Sammy Tin教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)獲得了美國(guó)陸軍提供的310萬美元（約合2251萬人民幣）資助。該研究項(xiàng)目旨在利用3D打印技術(shù)開發(fā)速度更快、成本更低的高超音速飛行器。

△由Sammy Tin教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)

Tin教授及其研究小組將專注于開發(fā)Mach-X航空航天技術(shù)，這是一種新型的飛行器，它的速度預(yù)期將超過5馬赫，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)超音速飛行器的極限。亞利桑那大學(xué)研究與創(chuàng)新高級(jí)副總裁Tomás Díaz de la Rubia強(qiáng)調(diào)，這一研究項(xiàng)目不僅展現(xiàn)了大學(xué)在高超音速技術(shù)方面的深厚積累，而且與國(guó)家在空間科學(xué)、技術(shù)及國(guó)防安全領(lǐng)域中的戰(zhàn)略目標(biāo)緊密相連。

△高超音速飛行器示意圖

研發(fā)高超音速飛行器合金與制造工藝

早些時(shí)候，亞利桑那大學(xué)的研究人員Sammy Tin和材料科學(xué)與工程系助理教授Andrew Wessman合作開展了多個(gè)超音速項(xiàng)目，并共同擁有超過十項(xiàng)合金開發(fā)專利。此次是他們首次在大學(xué)的應(yīng)用研究大樓內(nèi)合作，該設(shè)施為技術(shù)制造和空間科學(xué)的前沿研究提供了先進(jìn)的基礎(chǔ)設(shè)施。

Wessman教授表示：“應(yīng)用研究大樓為我們提供了必要的資源，使我們能夠集中完成所有研發(fā)步驟。在這里，我們能夠迅速行動(dòng)，并制定出一個(gè)全面的端到端藍(lán)圖，從而了解哪些材料適用、哪些流程高效，以及我們能實(shí)現(xiàn)哪些成果?！?br />
研究團(tuán)隊(duì)由材料科學(xué)與工程系的Krishna Muralidharan、Oana Cazacu和Benoit Revil-Baudard 教授，以及航空航天與機(jī)械工程系的Kavan Hazeli教授組成。他們將專注于兩種特定合金的研究，并探究這些合金在制造高超音速飛行器所需的復(fù)雜結(jié)構(gòu)方面的成型能力。

這些合金將通過3D打印技術(shù)以功能梯度的方式連接。通過這種技術(shù)，組件的外層將使用一種合金，它的濃度逐漸向內(nèi)部過渡到第二層合金。這樣的設(shè)計(jì)使得組件能夠承受極端的高溫和壓力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)快速散熱，減少局部熱點(diǎn)。

Tin的團(tuán)隊(duì)計(jì)劃使用先進(jìn)的粉末霧化器和位于應(yīng)用研究大樓內(nèi)的多種金屬3D打印機(jī)將金屬粉末壓實(shí)成新型合金。研究人員還在大樓內(nèi)建造了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，以測(cè)試材料在高達(dá)2200華氏度（約1204攝氏度）的極端溫度下的耐用性和強(qiáng)度。

△美國(guó)國(guó)家國(guó)防制造與機(jī)械中心LOGO

NCDMM通過大學(xué)合作推進(jìn)國(guó)防制造創(chuàng)新

美國(guó)國(guó)家國(guó)防制造與機(jī)械中心(NCDMM) 是一家非營(yíng)利組織，致力于將國(guó)防利益相關(guān)者聚集在一起，以改進(jìn)和整合技術(shù)，也是該項(xiàng)目的合作伙伴。對(duì)于這項(xiàng)研究，NCDMM將提供專家指導(dǎo)，確保研發(fā)項(xiàng)目符合最終用戶的實(shí)際需求。

在這個(gè)項(xiàng)目中。本科生、研究生助理和博士后研究員將在為期兩年的資助期內(nèi)協(xié)助教職員工進(jìn)行材料測(cè)試、建模和模擬。研究團(tuán)隊(duì)希望該項(xiàng)目能為美國(guó)帶來更多優(yōu)勢(shì)。主要目標(biāo)是開發(fā)3D打印協(xié)議知識(shí)庫(kù)，闡明與材料和工藝相關(guān)的成本和權(quán)衡。這些數(shù)據(jù)將推動(dòng)技術(shù)發(fā)展，使生產(chǎn)商能夠制造出經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、實(shí)用的非傳統(tǒng)形狀的組件。