2022年11月，在即將舉行的 Formnext 上，金屬 3D 打印機(jī)制造商TRUMPF將展示完整的粒子加速器的核心部件，這是一個(gè)用3D打印制造的一體式銅部件，此項(xiàng)目是由 CERN 協(xié)調(diào)的歐盟資助的 I.FAST 項(xiàng)目種的一部分。3D打印技術(shù)能夠?qū)⒋藦?fù)雜的射頻四極桿 (RFQ)銅部件制造為一個(gè)整體。TRUMPF增材制造專(zhuān)家 Michael Thielmann 說(shuō)：“此次一體化打印證明了我們研發(fā)的機(jī)器可以以足夠的精度制造大型尺寸的組件，能夠打印高度接近400毫米的大型銅組件 ，通過(guò) 3D 打印，我們可以實(shí)現(xiàn)更快、更經(jīng)濟(jì)、更節(jié)能的制造?！?/span>

該組件是射頻四極桿 (RFQ)，它是加速器中最復(fù)雜的部件之一。RFQ 為粒子束提供能量，使它們接近光速?！澳壳叭蛟谑褂玫牧Ｗ蛹铀倨鞒^(guò)30,000個(gè)，其中大部分用于醫(yī)療保健和工業(yè)領(lǐng)域。增材制造可以通過(guò)改進(jìn)制造方式和縮短制造時(shí)間提高其性能來(lái)幫助降低加速器的尺寸和成本。”CERN 的 I.FAST 項(xiàng)目協(xié)調(diào)員 Maurizio Vretenar 解釋道。

△TRUMPF展示歐洲核子研究中心完成的一體化銅RFQ

這不是 CERN 工程師第一次使用AM。他們之前曾采用3D Systems的機(jī)器進(jìn)行薄壁陣列零件的打印。RFQ 是作為歐盟資助和 CERN 協(xié)調(diào)的 I.FAST（促進(jìn)加速器科學(xué)和技術(shù)的創(chuàng)新）項(xiàng)目的一部分而開(kāi)發(fā)的。該戰(zhàn)略項(xiàng)目的目的是使歐洲能夠發(fā)展和加強(qiáng)在粒子加速器方面的領(lǐng)導(dǎo)地位，從而為科學(xué)和社會(huì)服務(wù)。來(lái)自先進(jìn)加速器技術(shù)的 I.FAST 工作協(xié)調(diào)員Toms Torims 指出：“很明顯，在未來(lái)，我們將越來(lái)越多地在加速器領(lǐng)域中使用由增材制造技術(shù)生產(chǎn)的組件?！?/span>

來(lái)自 CERN、米蘭理工大學(xué)、CNRS-IN2P3、弗勞恩霍夫 IWS 和里加技術(shù)大學(xué)的 I.FAST 專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)專(zhuān)門(mén)為TRUMPF的 TruPrint 5000 設(shè)計(jì)了復(fù)雜的組件。RFQ 對(duì)制造過(guò)程的要求非常高?！斑@就是我們的 TruPrint 5000 綠色版大顯身手的地方。此設(shè)備采用了綠色激光，可以以高質(zhì)量和一致的質(zhì)量打印最精細(xì)的銅結(jié)構(gòu)，同時(shí)提高生產(chǎn)力，”Thielmann 說(shuō)。

高效、部分自動(dòng)化的 TruPrint 5000 3D 打印系統(tǒng)為工業(yè)批量生產(chǎn)提供了理想的基礎(chǔ)。借助可選功能，包括 500°C 預(yù)熱和配備三個(gè) 500 瓦通快光纖激光器的全場(chǎng)多激光器，您可以完美應(yīng)對(duì)最苛刻的工業(yè)應(yīng)用。該機(jī)器可快速可靠地生產(chǎn)由不同金屬材料制成的高質(zhì)量部件，從而滿足工具和模具制造的高質(zhì)量要求，包括通過(guò) 3D 打印在預(yù)成型坯料上、航空航天和醫(yī)療技術(shù)。作為一種選擇，整個(gè)工藝鏈可以在保護(hù)氣體氣氛中進(jìn)行：篩分、打印、冷卻、除粉。結(jié)合外部零件和粉末管理以及通快的監(jiān)控解決方案，

到目前為止，供應(yīng)商使用傳統(tǒng)方法為 CERN 等科學(xué)實(shí)驗(yàn)室和整個(gè)行業(yè)制造 RFQ。許多單獨(dú)的生產(chǎn)步驟，如銑削和釬焊是必要的，這些過(guò)程需要時(shí)間和金錢(qián)。增材制造消除了許多中間步驟。例如，在打印 RFQ 時(shí)，通快系統(tǒng)可以圍繞冷卻通道等空白空間進(jìn)行構(gòu)建。

Thielmann指出：“使用綠色激光器制造銅部件，比采用紅外技術(shù)的其他系統(tǒng)更快，銅更容易吸收綠色激光束，這使其更容易加工。使用綠色激光器需要更少的能量就能像紅外激光一樣快，或者可以用相同的能量更快地工作。因此，用戶(hù)可以使用綠色激光更便宜地增材制造銅組件。

來(lái)源：3D打印網(wǎng)