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2026/04/21 3D列印新戰場！NASA打造可修復超高溫材料

美國國家航空暨太空總署（NASA）近期透過STTR（Small Business Technology Transfer）計劃，與University of Utah、Pennsylvania State University、Elementum 3D攜手開發新一代高溫合金GRX-810，以突破火箭引擎在極端環境下的材料限制為目標。

GRX-810，美國太空總署開發的一種新型金屬合金

GRX-810是什麼？為何對NASA那麼重要？
GRX-810是由NASA開發的先進金屬合金，曾被評為「年度商業發明」。它具備極高的耐熱性和抗氧化能力，可在約1100°C的高溫環境中維持優異強度與延展性，特別適用於火箭推進系統和太空設備。

相較傳統的超合金，GRX-810在抗蠕變性能上提升超過1000倍，成為航太與國防產業的潛力關鍵材料。

關鍵突破點︰冷噴塗技術
本次研究核心是「冷噴塗增材製造」（Cold Spray Additive Manufacturing）。與傳統的高溫熔融式3D列印不同，冷噴塗透過高速金屬粒子撞擊堆疊材料，避免熱變形與材料劣化。

這項技術的最大優勢在於：
  • 可進行「零件修復」，而非重新製造
  • 降低熱應力造成的結構缺陷
  • 適用於極端環境材料

然而，目前GRX-810在冷噴塗過程中的「粒子行為」尚未完全理解，例如：粒子是否能成功黏結、變形或反彈，仍是技術瓶頸。

跨領域合作：從材料到製程全面解析
本研究整合三方專長：
1. Elementum 3D：提供材料與產業應用視角
2. Penn State：負責冷噴塗製程開發
3. University of Utah：進行粒子層級實驗分析

其中，研究團隊透過雷射誘發粒子撞擊測試（LIPIT），深入分析影響材料結合的關鍵因素，包括：
  • 粒子速度
  • 表面狀態
  • 微觀結構
  • 溫度條件

這些數據將成為未來大規模製造與維修技術的核心基礎。

產業意義：補齊製造與維修關鍵缺口
目前GRX-810主要應用於雷射式3D列印，但在維修能力方面仍存在缺口。而冷噴塗正是唯一能同時支援製造與修復的技術。

對於可重複使用的火箭系統來說，能延長零件壽命，即代表大幅降低任務成本。此外，美國國防部已開始在極端環境製造現場引入冷噴塗技術。

從實驗走向實際應用
此計劃的第一階段為13個月，未來有機會進入第二階段擴大應用規模。若成功建立穩定製程，GRX-810將成為深空探測與新世代推進系統的關鍵材料。

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