作為普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室(PPPL)的科學(xué)家, Bob Ellis時不時地就會接到類似韓國超級計算托卡馬克先進(jìn)研究(KSTAR)機(jī)構(gòu)的電話。這一次,對方的需求是一個水冷固定反射鏡,該反射鏡需要經(jīng)受住長達(dá)5分鐘的強(qiáng)熱沖擊,以便微波發(fā)射器能夠定向發(fā)射微波束,通過加熱等離子體點(diǎn)燃核聚變反應(yīng)。
而這種東西正是所Ellis擅長的。
Ellis為他的鏡子設(shè)計3D打印塑料原型。
Ellis曾經(jīng)制造過一些不使用冷卻液的反射鏡,以用在時間更短的實(shí)驗(yàn)里。這些經(jīng)歷使他相信,3D打印將是制造這種新型零部件的最好辦法。不過使用3D打印制作金屬零部件對于Ellis來說,也是一個新事物。PPPL機(jī)械工程事業(yè)部的負(fù)責(zé)人Phil Heitzenroeder解釋他們?yōu)槭裁匆褂媒饘?font style="word-wrap: break-word; outline-width: medium; outline-style: none; outline-color: invert" face="Times New Roman">3D打印技術(shù),以前他們從來沒有使用過這種技術(shù):
在這個案例中,對于大多數(shù)人而言,制造一個水冷鏡子去加熱等離子體以啟動核聚變反應(yīng)可能感覺十分遙遠(yuǎn)。但無論如何,3D打印這種不需要太多的其他處理,一次性生成完整部件的能力是制造這種高應(yīng)力金屬部件的理想方法。
讓我們看看這個高科技的鏡子是如何3D打印出來的吧!首先通過軟件為這個鞋盒大小的系統(tǒng)構(gòu)建出CAD-CAM模型。該模型隨后被送往Imperial Machine and Tool公司進(jìn)行3D打印,使用的是不銹鋼和銅作為原料。這家擁有70年歷史的加工企除了傳統(tǒng)的金屬加工設(shè)備還添加了幾臺增材制造(即3D打?。┰O(shè)備。 該公司總裁Christian Joest報告稱,這塊水冷式反射鏡從機(jī)器加原料開始,到打印完成總共花了約20個小時。
這種特殊的零部件特別適合使用3D打印技術(shù),否則就必須分成不同的部分分別制造,然后再組裝起來。其組裝的結(jié)合部有可能形成潛在的缺陷,而且為了形成冷卻通道還需要在組裝前進(jìn)行鉆孔。而使用3D打印就不需要這些麻煩事。
KSTAR拿到水冷式反射鏡十分滿意,所以他們又找Ellis再設(shè)計一個可以由計算機(jī)控制的反射鏡,以便將微波束導(dǎo)流到加熱等離子體的特定區(qū)域。
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