瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH）的学生设计了一种独特的旋转式多金属激光粉末床熔合（LPBF）3D打印机原型，可以比传统方法更快地制造航天飞机部件。

学生推进航空航天

这项开创性技术的研发动机源于制造能够承受高热高压的多金属双液体火箭喷嘴的需求。这些喷嘴有望成为瑞士学术太空计划（ARIS）的一部分。ARIS协会的愿景是到达太空约62英里（约99公里）深处的边界，标志着地球大气层的尽头，即所谓的卡门线。

卡门线以匈牙利物理学家西奥多·冯·卡门的名字命名，是地球大气层的分界线，大气层在此变得过于稀薄，飞机无法依靠机翼产生的升力飞行。为了在稀薄的大气层中飞行，飞机必须以极快的速度飞行。在卡门线以上，飞机必须达到轨道速度才能飞行或返回地球。

激光粉末床熔合（LPBF）

在ARIS的支持下，在焦点项目RAPTURE下，由苏黎世联邦理工学院高级科学家Michael Tucker和Markus Bambech教授领导的一组本科生在短短九个月内开发并测试了一种新型多金属旋转3D打印机。

传统上，LPBF 3D打印依赖于使用强大的激光并选择一块粉末床（由金属或聚合物粉末组成）来构建所需的零件/组件。激光烧结/熔化粉末，当粉末熔合时，构建平台会降低，为下一层粉末的形成腾出空间。粉末通过储料器或料斗供应，然后刮刀将一层薄薄的粉末均匀地铺在构建平台上，为激光引导烧结做好准备。零件制造完成后，需要进行后处理以满足安全和质量要求。

多金属旋转3D打印机

学生新设计的RAPTURE机器与传统的LPBF打印机不同，它采用了一个独特的旋转平台，可以同时添加粉末涂层，并由激光熔合。据苏黎世联邦理工学院称，这是一项重大进步，可将圆柱形零件的产量减少三分之二。

传统系统通常使用大量金属粉末，而混合粉末的分离非常困难，而且会造成浪费。新型RAPTURE 3D打印机只会沉积特定部件所需的粉末量，从而避免不必要的浪费。该创新系统还在激光熔合过程中向粉末吹入惰性气体，以防止部件氧化。该过程的副产物通过出口排出。

未来的研究和应用

仅用九个月的时间，RAPTURE机器的研发团队就打造出了专属的零件，包括进气口的旋转接头和自动粉末补充系统。除了定制零件外，学生还克服了电源、激光扫描和旋转进气口同步的挑战。

目前，研究团队认为新开发的原型非常适合用于航空航天部件的生成，例如火箭喷嘴、旋转发动机、非轴对称部件和部件阵列。其他应用领域包括具有环形几何形状的部件，例如电动机、飞机和燃气轮机。

该团队寻求与行业专业人士合作，进一步开发RAPTURE设备，在当前原型的基础上，使打印机能够打印直径超过20厘米的组件，并最大限度地提高高通量操作的打印速度。