面向微重力的液滴沉积制造的地基工作:水平喷射金属液滴在垂直基底上的精细堆积( A ground-based work of droplet deposition manufacturing toward microgravity: Fine pileup of horizontally ejected metal droplets on vertical substrates )

J Huang L Qi J Luo K Zhang L Yang

均匀金属微液滴沉积制造(MDDM)技术由于不需要大型能源设备或定制材料，被认为是一种非常有前途的空间制造技术。然而，在将MDDM应用于外层空间之前，重力对制造过程的影响仍然是一项正在进行的工作。为了直观地观察地球环境中的重力效应，在研究的开始阶段，我们将加性方向从垂直方向转向90度。因此，研究水平喷射液滴在垂直衬底上的沉积过程是当务之急。在这里，独立柱结构（最简单的积木）计划作为制造样品。作为打印独立柱结构的前提条件，首先对水平喷射液滴的稳定沉积条件进行了实验研究。为了保证柱体呈直线形，对连续堆积液滴的沉积步距进行了数学建模。提出了一种水平喷射液滴的精细堆积策略，并通过实验进行了验证。研究结果表明，连结精度主要取决于液滴的离点距离和初始速度。这些参数被归一化为一个称为液滴飞行时间消耗的变量，其阈值为5.1ms。液滴的最大有效堆积高度随柱高增量和沉积步距(Δh/s-1)而衰减。最后，制造了具有高宽比或柱状特征的结构，以验证液滴水平沉积制造工艺的可成形性。在此基础上，面向外层空间的应用，建立了铝合金（航空航天轻合金）结构。本文的工作为控制水平喷射液滴的沉积和在垂直亚层上稳定地建立外观良好的结构提供了有意义的指导，并为基于微重力的液滴沉积制造的地面研究奠定了基础。

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