波多黎各大学获百万美元资助：推动铝材在太空领域的应用

2025年3月，南极熊获悉，波多黎各大学马亚圭斯分校（简称：RUM）通过America Makes获得了美国空军130万美元的资助，用于推进铝材在太空领域的应用研究。这项资金将支持价值300万美元的Joint Aluminum Manufacturing Maturation（JAMM）项目，此项目由RUM与德克萨斯大学埃尔帕索分校（UTEP）合作开展。



对于RUM来说，这不仅是学术成就的体现，更是为波多黎各乃至整个航天工业注入新活力的重要一步。Ricky Valentín-Rullán教授表示：“这一资助对我们大学而言是一个重要里程碑，它不仅推动了创新和领导力，还让学生有机会接触金属打印机，并学习如何确保零件在各种极端条件下承受机械应力。”

RUM的独特优势：为什么选择波多黎各作为这一研究的基地？
国家国防制造与机械中心（NCDMM）的项目工程师Jason Thomas解释道：“波多黎各提供了一个独特的环境，可以用来研究高添加剂材料在长期暴露于腐蚀条件下的表现。”这种环境模拟了太空及地外行星上的苛刻条件，使研究人员能够更好地了解材料的耐用性和适应性。



此外，RUM此前已获得NASA 30万美元的资助，这是NASA 600万美元MOSAICS项目的一部分，支持非传统合作伙伴参与太空研究。这些资金不仅帮助学校建立了新的实验室，还引入了Renishaw AM 400系统等先进设备，为学生提供了宝贵的实践经验。

新实验室的核心作用
RUM具有一个新实验室，具备聚合物和复合材料3D打印功能，同时配备了Renishaw AM 400系统。尽管这套设备最早可追溯至2018年，但它在资格认证和测试任务中依然高度相关且需求旺盛。

一位业内专家评价道：“这个项目不仅能为学生打开增材制造职业的大门，还能为国防部和America Makes带来成本效益极高的投资回报。”更重要的是，这样的小型实验室是对大型研究机构工作的补充，扩大了高影响力研究的渠道，同时也为国家航天和国防部门培养了更多技术人才。

铝材在航天领域的潜力
近年来，铝材因其轻量化、高强度以及良好的耐腐蚀性能，在航天领域备受关注。例如，NASA Marshall曾参与HRL的7A77铝合金研究，并在2023年领导了RAMFIRE项目。这一项目通过定向能量沉积（DED）3D打印技术开发了一种专用铝材料，用于生产火箭喷嘴。

RAMFIRE团队与Elementum 3D合作，成功打印出具有复杂内部通道的航空喷嘴。这些喷嘴由单个部件构成，内部通道宽度仅为1毫米，壁厚仅1.5毫米，展示了铝材在精密制造中的巨大潜力。此外，由Paul Gradl牵头的RAMFIRE项目还证明了铝在火箭推进系统中的卓越性能。


△6061-RAM2铝合金发动机

液态甲烷火箭发动机的突破
除了传统燃料，液态甲烷正迅速成为现代火箭设计中的热门选择。以Broadsword发动机为例，这款由Masten Space Systems开发的推力达25,000磅的上级发动机采用了EOS系统和Elementum 3D的6061-RAM2铝合金打印而成。它的轻量化设计和高效性能使其成为液态甲烷火箭发动机的理想选择。

液态甲烷之所以受到青睐，是因为它在性能和效率之间取得了平衡。与氢气相比，液态甲烷所需的燃料箱更小、更密集，同时仍能实现高比冲。此外，液态甲烷还有望在火星上实现现场生产，从而为长时间任务和返回地球提供燃料保障。这也使得基于铝材的增材制造方法如DED和LPBF技术对未来的太空探索尤为重要。

从月球风化层到深空探索
铝材的应用前景不仅限于地球或近地轨道。科罗拉多矿业学院正在探索如何从月球风化层中提取和熔化铝，以便直接利用地外资源建造建筑或制造航天器。这一技术一旦成熟，将彻底改变人类在月球及其他星球上的生存方式。

在此背景下，RUM的新实验室无疑将成为学生进入未来太空制造领域的起点。无论是新型合金的研发，还是3D打印技术的优化，这一资助都将为波多黎各乃至全球的航天工业注入新的动力。

总结
波多黎各大学马亚圭斯分校通过此次资助，不仅提升了自身的科研实力，也为航天工业的发展做出了贡献。从铝材在太空领域的应用到液态甲烷发动机的创新，再到月球风化层的资源利用，这些研究都彰显了增材制造技术在未来太空探索中的核心地位。更重要的是，这一项目为年轻一代科学家和工程师提供了实践平台，让他们能够在这一激动人心的领域中发光发热。可以说，RUM的这次资助不仅是一次科研投入，更是对未来的一笔战略性投资。