波多黎各大學獲百萬美元資助：推動鋁材在太空領域的應用
2025年3月，波多黎各大學馬亞圭斯分校（簡稱：RUM）通過America Makes獲得了美國空軍130萬美元的資助，用于推進鋁材在太空領域的應用研究。這項資金將支持價值300萬美元的Joint Aluminum Manufacturing Maturation（JAMM）項目，此項目由RUM與德克薩斯大學埃爾帕索分校（UTEP）合作開展。
對于RUM來說，這不僅是學術成就的體現，更是為波多黎各乃至整個航天工業注入新活力的重要一步。Ricky Valentín-Rullán教授表示：“這一資助對我們大學而言是一個重要里程碑，它不僅推動了創新和領導力，還讓學生有機會接觸金屬打印機，并學習如何確保零件在各種極端條件下承受機械應力。”
RUM的獨特優勢：為什么選擇波多黎各作為這一研究的基地？
國家國防制造與機械中心（NCDMM）的項目工程師Jason Thomas解釋道：“波多黎各提供了一個獨特的環境，可以用來研究高添加劑材料在長期暴露于腐蝕條件下的表現。”這種環境模擬了太空及地外行星上的苛刻條件，使研究人員能夠更好地了解材料的耐用性和適應性。
此外，RUM此前已獲得NASA 30萬美元的資助，這是NASA 600萬美元MOSAICS項目的一部分，支持非傳統合作伙伴參與太空研究。這些資金不僅幫助學校建立了新的實驗室，還引入了Renishaw AM 400系統等先進設備，為學生提供了寶貴的實踐經驗。
新實驗室的核心作用
RUM具有一個新實驗室，具備聚合物和復合材料3D打印功能，同時配備了Renishaw AM 400系統。盡管這套設備最早可追溯至2018年，但它在資格認證和測試任務中依然高度相關且需求旺盛。一位業內專家評價道：“這個項目不僅能為學生打開增材制造職業的大門，還能為國防部和America Makes帶來成本效益極高的投資回報。”更重要的是，這樣的小型實驗室是對大型研究機構工作的補充，擴大了高影響力研究的渠道，同時也為國家航天和國防部門培養了更多技術人才。
鋁材在航天領域的潛力
近年來，鋁材因其輕量化、高強度以及良好的耐腐蝕性能，在航天領域備受關注。例如，NASA Marshall曾參與HRL的7A77鋁合金研究，并在2023年領導了RAMFIRE項目。這一項目通過定向能量沉積（DED）3D打印技術開發了一種專用鋁材料，用于生產火箭噴嘴。RAMFIRE團隊與Elementum 3D合作，成功打印出具有復雜內部通道的航空噴嘴。這些噴嘴由單個部件構成，內部通道寬度僅為1毫米，壁厚僅1.5毫米，展示了鋁材在精密制造中的巨大潛力。此外，由Paul Gradl牽頭的RAMFIRE項目還證明了鋁在火箭推進系統中的卓越性能。
△6061-RAM2鋁合金發動機
液態甲烷火箭發動機的突破
除了傳統燃料，液態甲烷正迅速成為現代火箭設計中的熱門選擇。以Broadsword發動機為例，這款由Masten Space Systems開發的推力達25,000磅的上級發動機采用了EOS系統和Elementum 3D的6061-RAM2鋁合金打印而成。它的輕量化設計和高效性能使其成為液態甲烷火箭發動機的理想選擇。液態甲烷之所以受到青睞，是因為它在性能和效率之間取得了平衡。與氫氣相比，液態甲烷所需的燃料箱更小、更密集，同時仍能實現高比沖。此外，液態甲烷還有望在火星上實現現場生產，從而為長時間任務和返回地球提供燃料保障。這也使得基于鋁材的增材制造方法如DED和LPBF技術對未來的太空探索尤為重要。
從月球風化層到深空探索
鋁材的應用前景不僅限于地球或近地軌道。科羅拉多礦業學院正在探索如何從月球風化層中提取和熔化鋁，以便直接利用地外資源建造建筑或制造航天器。這一技術一旦成熟，將徹底改變人類在月球及其他星球上的生存方式。
在此背景下，RUM的新實驗室無疑將成為學生進入未來太空制造領域的起點。無論是新型合金的研發，還是3D打印技術的優化，這一資助都將為波多黎各乃至全球的航天工業注入新的動力。
總結
波多黎各大學馬亞圭斯分校通過此次資助，不僅提升了自身的科研實力，也為航天工業的發展做出了貢獻。從鋁材在太空領域的應用到液態甲烷發動機的創新，再到月球風化層的資源利用，這些研究都彰顯了增材制造技術在未來太空探索中的核心地位。更重要的是，這一項目為年輕一代科學家和工程師提供了實踐平臺，讓他們能夠在這一激動人心的領域中發光發熱。可以說，RUM的這次資助不僅是一次科研投入，更是對未來的一筆戰略性投資。
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