低混合电流驱动发射装置激光SLM GRCop-84结构的分辨率和几何限制( 二 )

图1 L-PBF打印的WR-187测试波导(a)、LHCD发射移相器(b)和极向功率分配器(c)在构建板上。照片由Quadrus公司提供。

在本文中，我们探索了L-PBF AM的局限性，以及在GRCop-84中打印精细几何时可实现的最大分辨率。利用AM测试物品，包括细针、垂直和无支撑水平孔、鳍片和悬挑，探索了分辨率限制。在不同的直径范围内，测试被无支撑顶棚塌陷堵塞的水平井眼面积和成功生产的垂直井眼面积。确定了销钉和翅片的最小可生产特征尺寸。研究了印刷角度对表面粗糙度的影响，以及机器运动引起的波纹轮廓。内应力的影响，包括弯曲，翘曲，和零件的开裂，被检查。确定了不翘曲可生产薄壁的最小厚度。对矩形波导段进行了系统的研究，以确定尺寸精度和批对批变异性。

１．２． L-PBF打印GRCop-84的前期研究

与其他方法相比， 采用L-PBF的金属AM方法更受青睐，因为其固结材料的密度接近于单位，快速熔化和冷却可提高机械性能，且具有较高的尺寸精度和精度。期间L-PBF一层薄薄的金属粉分散在一个构建板块和融化的高能量密度激光在选定地区惰性气氛中,以防止氧化,随后降低构建平台,一个新图层的权力是分散的,融化到较低的层,如图4所示。

图4 AM坐标系，建立L-PBF印刷的版面布局。构建板在负Z方向缩回，而层在XY平面上巩固。粉末涂布机叶片沿氩气流动方向扫掠。分辨率测试品包括轴线与打印的Z轴对齐的垂直孔(a)和轴线铺设在XY平面上的水平孔(b) 。

这个过程重复进行，直到完成所需的组件。激光功率、扫描速度、舱口间距和层厚是典型的工艺参数。由于激光功率低、扫描速度过快或扫描层厚度过大，导致粉末层加热不足，导致熔池球化，对底层熔入很少或没有熔入，而激光功率过大或扫描速度过慢，导致材料蒸发。由于相邻的空隙不能融合在一起，所以宽的空隙间距会产生孔隙度。由于粉末污染或建造室中的氧气引起的过度氧化也可能通过抑制底层的润湿而导致熔池球化。

扫描策略对层连接的影响。

虽然分层高度依赖于扫描策略(上图) ，但在松散粉末上建立，形成悬垂表面，也可能导致分层、屈曲和细胞结构翘曲。这是因为与之前熔化的粉末和体积导电性相比，导热传热量显著减少。

由于相邻粉末粒子的多次散射事件，粉末能够有效吸收1060-1070 nm范围内的近红外激光，所需的功率比熔化固结材料所需的功率更低，从而允许使用Nd:YAG光纤激光器进行能量沉积。较大粒度的粉末导致分辨率较差，而较小粒度的粉末更容易团聚在一起，导致粉末输送机构中流动不良。均匀光束比等效功率高斯光束获得更宽的熔体池。采用扇形填充扫描模式，将相邻方格以棋盘状方式熔化，降低了L-PBF过程中快速加热和冷却所引起的残余应力。大多数L-PBF的文献都是关于钛合金和钢的，但GRCop-84的AM已被开发用于火箭发动机的高热流通量燃烧室。

grco -84的L-PBF打印技术由NASA马歇尔航天飞行中心(MSFC)、Quadrus公司(在2020年5月之前正式为ASRC联邦航天有限责任公司)和特殊航空航天服务公司(SAS)开发。GRCop-84打印在维斯瑟精密特种航空航天服务(SAS)的EOS M290上，而美国宇航局马歇尔空间飞行中心使用的是具有以下设置的概念激光M2：

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