采用3D打印技术制造的电喷雾发动机

美国麻省理工学院团队近期展示了一款完全采用3D打印技术制造的电喷雾发动机，能通过发射液滴来推进。这款创新设备不仅生产迅速，而且成本远低于传统推进器，它利用市场上可购买到的3D打印材料和技术，甚至可以在太空中完成打印。相关论文发表在《先进科学》杂志上。

电喷雾发动机的工作原理是对导电液体施加电场，从而产生高速微小液滴射流以推动航天器。这种微型发动机特别适用于小型卫星，如立方体卫星。相较于化学燃料火箭，电喷雾发动机在推进剂使用上更为高效，因此更适合执行精确的轨道内机动任务。尽管其产生的推力较小，但通过并联多个电喷雾发射器可以达到所需的推力水平。

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全3D打印的电喷雾发动机适用于小型卫星在轨机动，生产成本仅为传统推进器的一小部分。

团队此次开发了一种结合两种3D打印方法的模块化工艺，解决了制造由宏观和微观组件构成的复杂设备时遇到的难题。他们采用还原光聚合打印（VPP）技术，包括数字光处理技术，通过芯片大小的投影仪将光线照射到光敏树脂上，逐层固化形成高分辨率的3D结构。此外，他们还设计了一种夹紧机制来连接各个部件，保证了设备的水密性。这使得宇航员能够在太空中直接打印卫星发动机，无需依赖从地球发送的设备。

打印出的推进器包含32个电喷雾发射器，这些发射器协同工作，确保推进剂喷流稳定均匀。最终的原型设备在推力性能上与现有设备相当，甚至更优。

进一步研究显示，通过调整推进剂的压力，调节施加于发动机上的电压，可以控制液滴流量，实现更宽范围的推力输出。

研究人员表示，这种方法简化了系统设计，减少了复杂管道、阀门或压力信号网络，提供了一种更加轻便、经济且高效的电喷雾推进解决方案。