发射极阵列由8个发射极模块组成。每个发射器模块包含一个由四个独立发射器组成的阵列，这些发射器必须协同工作，形成一个更大的互连模块系统。

“使用一刀切的制造方法是行不通的，因为这些子系统的规模不同。我们的关键见解是混合增材制造方法以实现预期的结果，然后提出一种连接所有部件的方法，使部件尽可能有效地协同工作，”Velásquez-García说。

为了实现这一目标，研究人员使用了两种不同类型的还原光聚合印刷（VPP）。VPP涉及将光照射到光敏树脂上，该树脂固化形成具有光滑，高分辨率特征的3D结构。

研究人员使用称为双光子打印的VPP方法制造了发射器模块。该技术利用高度聚焦的激光束在精确定义的区域固化树脂，一次构建一个3D结构 —— 一个微小的砖块或体素。这种细节水平使他们能够生产出极其锋利的发射尖端和狭窄均匀的毛细管来携带推进剂。

发射器模块被安装在一个称为歧管块的矩形外壳中，它将每个模块固定在适当的位置并为发射器提供推进剂。该流形块还将发射器模块与提取电极集成在一起，当施加合适的电压时，提取电极触发发射器尖端的推进剂喷射。由于该方法的低通量和有限的打印体积，使用双光子打印制造更大的流形块是不可行的。

相反，研究人员使用了一种称为数字光处理的技术，该技术利用芯片大小的投影仪将光线照射到树脂中，一次固化一层3D结构。

“每种技术在一定规模下都能很好地发挥作用。将它们结合在一起，这样它们就可以一起生产一种设备，让我们可以利用每种方法的优点，”Velásquez-García说。

推进性能

但3D打印电喷雾发动机部件只是成功的一半。研究人员还进行了化学实验，以确保印刷材料与导电液体推进剂相容。否则，推进剂可能会腐蚀发动机或导致其破裂，这对于用于长期运行而几乎不需要维护的硬件来说是不理想的。

他们还开发了一种方法，将分离的部件夹在一起，以避免可能影响性能的错位，并确保设备保持水密性。

最终，他们的3D打印原型能够比更大、更昂贵的化学火箭更有效地产生推力，并且优于现有的液滴电喷雾发动机。

研究人员还研究了调整推进剂的压力和调节施加到发动机上的电压是如何影响液滴流动的。令人惊讶的是，他们通过调制电压实现了更大范围的推力。这可以消除复杂的管道、阀门或压力信号网络来调节液体流量的需要，从而产生更轻、更便宜、更高效的电喷雾推进器。

“我们能够证明一个更简单的推进器可以达到更好的效果，”Velásquez-García说。

研究人员希望在未来的工作中继续探索电压调制的好处。他们还想制造密度更大的发射模块阵列。此外，他们可能会探索使用多个电极将推进剂电流体动力喷射的触发过程与设定喷射射流的形状和速度解耦。从长远来看，他们还希望展示一个在运行和脱离轨道过程中使用完全3d打印电喷雾发动机的立方体卫星。

这项研究部分由MathWorks奖学金和NewSat项目资助，部分由麻省理工学院进行。