2025年3月，波多黎各大學(xué)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(jìn)鋁材在太空領(lǐng)域的應(yīng)用研究。這項(xiàng)資金將支持價(jià)值300萬美元的Joint Aluminum Manufacturing Maturation（JAMM）項(xiàng)目，此項(xiàng)目由RUM與德克薩斯大學(xué)埃爾帕索分校（UTEP）合作開展。



        對于RUM來說，這不僅是學(xué)術(shù)成就的體現(xiàn)，更是為波多黎各乃至整個(gè)航天工業(yè)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(xué)而言是一個(gè)重要里程碑，它不僅推動了創(chuàng)新和領(lǐng)導(dǎo)力，還讓學(xué)生有機(jī)會接觸金屬打印機(jī)，并學(xué)習(xí)如何確保零件在各種極端條件下承受機(jī)械應(yīng)力。”
RUM的獨(dú)特優(yōu)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(jī)械中心（NCDMM）的項(xiàng)目工程師Jason Thomas解釋道：“波多黎各提供了一個(gè)獨(dú)特的環(huán)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(xiàn)。”這種環(huán)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(yīng)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(xiàng)目的一部分，支持非傳統(tǒng)合作伙伴參與太空研究。這些資金不僅幫助學(xué)校建立了新的實(shí)驗(yàn)室，還引入了Renishaw AM 400系統(tǒng)等先進(jìn)設(shè)備，為學(xué)生提供了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
新實(shí)驗(yàn)室的核心作用
       RUM具有一個(gè)新實(shí)驗(yàn)室，具備聚合物和復(fù)合材料3D打印功能，同時(shí)配備了Renishaw AM 400系統(tǒng)。盡管這套設(shè)備最早可追溯至2018年，但它在資格認(rèn)證和測試任務(wù)中依然高度相關(guān)且需求旺盛。一位業(yè)內(nèi)專家評價(jià)道：“這個(gè)項(xiàng)目不僅能為學(xué)生打開增材制造職業(yè)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(bào)。”更重要的是，這樣的小型實(shí)驗(yàn)室是對大型研究機(jī)構(gòu)工作的補(bǔ)充，擴(kuò)大了高影響力研究的渠道，同時(shí)也為國家航天和國防部門培養(yǎng)了更多技術(shù)人才。
鋁材在航天領(lǐng)域的潛力
      近年來，鋁材因其輕量化、高強(qiáng)度以及良好的耐腐蝕性能，在航天領(lǐng)域備受關(guān)注。例如，NASA Marshall曾參與HRL的7A77鋁合金研究，并在2023年領(lǐng)導(dǎo)了RAMFIRE項(xiàng)目。這一項(xiàng)目通過定向能量沉積（DED）3D打印技術(shù)開發(fā)了一種專用鋁材料，用于生產(chǎn)火箭噴嘴。RAMFIRE團(tuán)隊(duì)與Elementum 3D合作，成功打印出具有復(fù)雜內(nèi)部通道的航空噴嘴。這些噴嘴由單個(gè)部件構(gòu)成，內(nèi)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(xiàng)目還證明了鋁在火箭推進(jìn)系統(tǒng)中的卓越性能。


△6061-RAM2鋁合金發(fā)動機(jī)
液態(tài)甲烷火箭發(fā)動機(jī)的突破
     除了傳統(tǒng)燃料，液態(tài)甲烷正迅速成為現(xiàn)代火箭設(shè)計(jì)中的熱門選擇。以Broadsword發(fā)動機(jī)為例，這款由Masten Space Systems開發(fā)的推力達(dá)25,000磅的上級發(fā)動機(jī)采用了EOS系統(tǒng)和Elementum 3D的6061-RAM2鋁合金打印而成。它的輕量化設(shè)計(jì)和高效性能使其成為液態(tài)甲烷火箭發(fā)動機(jī)的理想選擇。液態(tài)甲烷之所以受到青睞，是因?yàn)樗�在性能和效率之間取得了平衡。與氫氣相比，液態(tài)甲烷所需的燃料箱更小、更密集，同時(shí)仍能實(shí)現(xiàn)高比沖。此外，液態(tài)甲烷還有望在火星上實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場生產(chǎn)，從而為長時(shí)間任務(wù)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(shù)對未來的太空探索尤為重要。
從月球風(fēng)化層到深空探索
       鋁材的應(yīng)用前景不僅限于地球或近地軌道�？屏_拉多礦業(yè)學(xué)院正在探索如何從月球風(fēng)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(shù)一旦成熟，將徹底改變?nèi)祟愒谠虑蚣捌渌�星球上的生存方式�?br />       在此背景下，RUM的新實(shí)驗(yàn)室無疑將成為學(xué)生進(jìn)入未來太空制造領(lǐng)域的起點(diǎn)。無論是新型合金的研發(fā)，還是3D打印技術(shù)的優(yōu)化，這一資助都將為波多黎各乃至全球的航天工業(yè)注入新的動力。
總結(jié)
      波多黎各大學(xué)馬亞圭斯分校通過此次資助，不僅提升了自身的科研實(shí)力，也為航天工業(yè)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。從鋁材在太空領(lǐng)域的應(yīng)用到液態(tài)甲烷發(fā)動機(jī)的創(chuàng)新，再到月球風(fēng)化層的資源利用，這些研究都彰顯了增材制造技術(shù)在未來太空探索中的核心地位。更重要的是，這一項(xiàng)目為年輕一代科學(xué)家和工程師提供了實(shí)踐平臺，讓他們能夠在這一激動人心的領(lǐng)域中發(fā)光發(fā)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(zhàn)略性投資。

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