即将规模化量产,First Light Fusion利用增材制造技术批量制造压力放大器

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7月14日,来自英国牛津的核聚变技术开发公司—First Light Fusion宣布其旗舰产品压力放大器(Pressure Amplifier)的制造取得重要突破:首次利用增材制造(3D打印)技术生产的钽金属部件,在500万大气压的冲击压缩条件下,性能表现完全不亚于传统机械加工部件,这也意味着找到了一条更快、更低成本的生产路径。

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一、公司概况

First Light Fusion,成立于2011年,是牛津大学的衍生企业。公司专注于惯性约束技术研发,原先计划采用独特的“弹丸聚变”技术,利用其独有的"放大器”技术将压力放大至极端条件,显著降低聚变反应对驱动装置的能量需求。2025年3月,公司实现一项重大战略调整,寄希望于通过推进其专有的放大器技术快速实现商业化,进一步构建完善聚变能产业生态系统,积极推进与其他惯性约束聚变公司、太空探索公司及国防企业建立商业合作,并提供关键核心组件。

为实现放大器的规模化量产,First Light Fusion积极推进与来自爱尔兰的医疗器械公司Croom Medical建立了合作伙伴关系。后者是通过全球激光粉末床熔融(laser powder-bed fusion)技术进行钽金属3D打印领域的领导者。利用其新颖的 TALOS™激光粉末床熔融工艺,Croom Medical能够生产出全致密、超高纯度的金属部件,而这些部件若采用传统方法制造则极其困难且劳动密集。

二、技术介绍

所谓增材制造(Additive Manufacturing,AM),又称3D打印,是基于三维模型数据,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,采用逐层叠加材料(逐层打印)的方式,直接制造与相应数字模型完全一致的实体或零件。该技术目前已广泛应用到航空航天、汽车、船舶、国防军工、能源动力、轨道交通、石油化工、医疗健康、电子、模具等领域。

不同于传统制造业通过切削等机械加工方式对材料去除从而成形的“减”材制造,增材制造通过对材料自下而上逐层叠加的方式,将三维实体变为若干个二维平面,大幅降低了制造的复杂度,简化了生产流程,避免了生产周期长、成本高、难以生产复杂零件等缺点。

三、未来展望

First Light Fusion首席冲击科学家Martin Gorman 表示:“通过3D打印钽金属,我们获得了一条可靠且经济高效的大规模生产放大器的途径——从而解锁了惯性约束核聚变之外的广泛应用领域,从材料研究到国防应用。”

Croom Medical研发经理Shane Keaveney表示:“我们非常自豪和兴奋能够通过应用我们新近推出的TALOS™增材制造平台来支持First Light Fusion实现如此开创性的应用。钽是一种加工极具挑战性的材料,该项目充分证明了我们的技术如何在那些要求材料在极高压力环境下保持高性能的前沿应用中,释放钽的全部潜力。”

据悉,First Light Fusion已经将增材制造的放大器产品位于其两级轻气炮(two-stage light gas gun)测试设施中,并进行了全面集成测试。初步结果令人振奋,完整结果也将在未来几个月内公布。

参考资料:

  • https://firstlightfusion.com/media/first-light-fusion-pressure-amplifier-production-additive-manufacturing/
  • https://3dadept.com/first-light-fusion-enhances-pressure-amplifier-production-with-3d-printed-tantalum-capability/