亞利桑那大學獲美國陸軍310萬美元資助，用于研究3D打印高超音速飛行器技術(shù)

2025年3月26日，南極熊獲悉，美國亞利桑那大學宣布，由材料科學與工程系的Sammy Tin教授領(lǐng)導的研究團隊，已經(jīng)獲得了美國陸軍提供的310萬美元（約合2251萬人民幣）資助。該研究項目旨在利用3D打印技術(shù)開發(fā)速度更快、成本更低的高超音速飛行器。

△由Sammy Tin教授領(lǐng)導的研究團隊

Tin教授及其研究小組將專注于開發(fā)Mach-X航空航天技術(shù)，這是一種新型的飛行器，它的速度預期將超過5馬赫，遠超傳統(tǒng)超音速飛行器的極限。亞利桑那大學研究與創(chuàng)新高級副總裁Tomás Díaz de la Rubia強調(diào)，這一研究項目不僅展現(xiàn)了大學在高超音速技術(shù)方面的深厚積累，而且與國家在空間科學、技術(shù)及國防安全領(lǐng)域中的戰(zhàn)略目標緊密相連。

△高超音速飛行器示意圖

研發(fā)高超音速飛行器合金與制造工藝

早些時候，亞利桑那大學的研究人員Sammy Tin和材料科學與工程系助理教授Andrew Wessman合作開展了多個超音速項目，并共同擁有超過十項合金開發(fā)專利。此次是他們首次在大學的應用研究大樓內(nèi)合作，該設(shè)施為技術(shù)制造和空間科學的前沿研究提供了先進的基礎(chǔ)設(shè)施。

Wessman教授表示：“應用研究大樓為我們提供了必要的資源，使我們能夠集中完成所有研發(fā)步驟。在這里，我們能夠迅速行動，并制定出一個全面的端到端藍圖，從而了解哪些材料適用、哪些流程高效，以及我們能實現(xiàn)哪些成果?！?br />
研究團隊由材料科學與工程系的Krishna Muralidharan、Oana Cazacu和Benoit Revil-Baudard 教授，以及航空航天與機械工程系的Kavan Hazeli教授組成。他們將專注于兩種特定合金的研究，并探究這些合金在制造高超音速飛行器所需的復雜結(jié)構(gòu)方面的成型能力。

這些合金將通過3D打印技術(shù)以功能梯度的方式連接。通過這種技術(shù)，組件的外層將使用一種合金，它的濃度逐漸向內(nèi)部過渡到第二層合金。這樣的設(shè)計使得組件能夠承受極端的高溫和壓力，同時實現(xiàn)快速散熱，減少局部熱點。

Tin的團隊計劃使用先進的粉末霧化器和位于應用研究大樓內(nèi)的多種金屬3D打印機將金屬粉末壓實成新型合金。研究人員還在大樓內(nèi)建造了一個實驗室，以測試材料在高達2200華氏度（約1204攝氏度）的極端溫度下的耐用性和強度。

△美國國家國防制造與機械中心LOGO

NCDMM通過大學合作推進國防制造創(chuàng)新

美國國家國防制造與機械中心(NCDMM) 是一家非營利組織，致力于將國防利益相關(guān)者聚集在一起，以改進和整合技術(shù)，也是該項目的合作伙伴。對于這項研究，NCDMM將提供專家指導，確保研發(fā)項目符合最終用戶的實際需求。

在這個項目中。本科生、研究生助理和博士后研究員將在為期兩年的資助期內(nèi)協(xié)助教職員工進行材料測試、建模和模擬。研究團隊希望該項目能為美國帶來更多優(yōu)勢。主要目標是開發(fā)3D打印協(xié)議知識庫，闡明與材料和工藝相關(guān)的成本和權(quán)衡。這些數(shù)據(jù)將推動技術(shù)發(fā)展，使生產(chǎn)商能夠制造出經(jīng)濟實惠、實用的非傳統(tǒng)形狀的組件。