北京的研究人員正在探索更好的方法來鑒定離子光學，通過增材製造鉬組件。他們(men) 的成果最近發表在論文《3D打印鉬在離子推進器柵格和保護電極中的應用》中。

離子推進器的主要部件是離子光學和保護器，光學在發動機的幾何形狀中起著重要的作用。然而，它們(men) 的侵蝕限製了離子推進器的壽命。保護器的目的是保護空心陰極免受“離子轟擊”，使陰極放電開啟，金屬和碳材料通常用於(yu) 製造必要的電極。鉬是一種常用於(yu) 離子光學和守恒製造的金屬材料。

在SLM設備的建造室內(nei) ，裝配活塞(左)和粉末輸送活塞(右)，其中金屬粉末已經撒在上麵。打印過程開始時，所有的粉末是需要加載在粉末輸送活塞，其表麵扁平和對齊的建設板上的製造活塞。

研究人員表示：在熱膨脹係數(CTE)接近零，濺射產(chan) 率低於(yu) 鉬的碳基材料中，石墨由於(yu) 其價(jia) 格低廉和對其製造方法的高度了解而成為(wei) 常規選擇，盡管熱解石墨和碳-碳複合材料也曾多次被用於(yu) 安裝在重要推進器上的離子光學係統。

為(wei) 了簡化離子光學係統的製造，北京理工大學進行了一項研究，主要圍繞電動推進器零件的3D打印鉬。它是成功的，仍處在開發階段，到目前為(wei) 止，已經生產(chan) 了幾種健康的電極組。研究人員為(wei) 該項目選擇了選擇性激光熔煉化（SLM)，主要是因為(wei) 它在金屬打印方麵的能力，當然，也因為(wei) 它所能提供的精度水平，特別是在航空航天方麵。常用的金屬材料是鈦、鋁和不鏽鋼。

北京理工大學的研究項目創造了幾個(ge) 以前在鈦中使用的3D打印離子光學元件，以進一步研究增材製造的離子光學概念。另一項研究測量了能量密度，涉及：

·激光功率

·激光掃描速度

·艙口間距

·層厚

鉬組件是通過SLM打印的，隨著研究的進行，他們(men) 決(jue) 定使用離子光學材料安裝在實驗室的離子源上進行測試。

“在不同的製造工藝上打印了幾組屏幕和加速器柵格，並對輸出進行了研究，以驗證SLM設備能夠產(chan) 生所需厚度的光學器件並正確地定位孔徑陣列。對網格進行了檢查，發現它們(men) 符合設計要求。”作者說。

雖然研究人員說，到目前為(wei) 止，還沒有出現任何挑戰，但SLM的3D打印仍處於(yu) 開發階段。研究人員稱，由於(yu) 光學元件和保持器都不是“特別需要的部件”，所以SLM鉬沒有必要提供與(yu) 固體(ti) 金屬相同的力學性能。

在SLM製作過程結束時，除了幾個(ge) 立方樣品外，還有四組屏幕和加速器網格。製造完成後，零件被未燒結的粉末包圍，這些粉末將被移除並用於(yu) 下一工序。

“結果表明，當製備過程中施加的能量密度接近最大能量密度時，SLM鉬的力學性能和熱性能都接近固體(ti) 金屬，從(cong) 而產(chan) 生耐火材料，即約為(wei) 300 Jmm-3。這一事實與(yu) 產(chan) 出的孔隙度有關(guan) ，而孔隙度隨著能量密度的增加而減小。”研究人員總結道。選擇性激光熔化材料的濺射腐蝕行為(wei) 尚未得到評估，但在增材製造的部件能夠滿足實際電力推進的應用之前，必須對其進行研究。

掃描係統偏置在構建板下部區域的影響。 由於(yu) 激光器提供的過多能量，分配在板下部的柵格呈現燃燒區域。