商業(yè)航天正在推動增材制造技術(shù)更廣泛地應(yīng)用

早在2019年，太空發(fā)射設(shè)備Launcher公司率先采用了3D打印來制造液體火箭發(fā)動機(jī)，進(jìn)一步改善了來自 AMCM （EOS旗下公司）的設(shè)備。今年初，英國初創(chuàng)太空發(fā)射公司Orbex在社交媒體上宣布委托AMCM公司協(xié)助定制歐洲最大的工業(yè)級3D打印機(jī)進(jìn)行火箭制造，達(dá)到每年生產(chǎn)超過35個大型火箭發(fā)動機(jī)和主級渦輪泵系統(tǒng)的內(nèi)部目標(biāo)。

最近，總部位于佛羅里達(dá)州的金屬3D打印服務(wù)商Sintavia購買了兩臺由德國AMCM公司打造的M4K－4金屬3D打印系統(tǒng)，以提升3D打印火箭零件的能力。這臺機(jī)器是EOS M400-4的修改版本，是原始EOS機(jī)器兩倍高度。

Sintavia公司的客戶需要以更優(yōu)化的方式打印大量航空航天大型金屬零件。隨著兩臺M4K-4設(shè)備的加入，該公司正在不斷擴(kuò)大增材制造設(shè)備陣容，Sintavia公司也成為北美第一家可以提供大批量增材制造金屬件服務(wù)的供應(yīng)商。

Sintavia公司首席執(zhí)行官Brian Neff告訴TCT團(tuán)隊(duì)：“隨著公司的發(fā)展壯大，我們已經(jīng)合并了一些適用于增材制造的零件類別，其中一類就是再生火箭推力室組件（TCA）。目前市場上幾乎所有的推力室組件都是使用3D打印制造的，包括傳統(tǒng)的模型。這是一個非常適合利用增材制造的零件，因?yàn)樵偕鋮s的工作方式非常類似于熱交換器，是由內(nèi)部通道將冷的液體推進(jìn)劑流向熱的腔室?！?/font>

Brian Neff

Sintavia目前的增材制造能力令大多數(shù)工程師羨慕不已，公司已經(jīng)采購了30多臺高速3D打印機(jī)，包括來自GE Additive、TRUMPF的設(shè)備，還有8臺EOS的M400-4四軸激光打印機(jī)。Neff分享了公司進(jìn)入火箭制造領(lǐng)域所需的經(jīng)驗(yàn)和策略：因?yàn)榭蛻羝惹行枰獢U(kuò)大規(guī)模。

Neff解釋說：“目前設(shè)備因高度問題而存在局限性。之前使用增材制造的通用基本方式是打印兩到三個部件，再把它們焊接在一起。而現(xiàn)在，M4K允許我們將每個推力室組件制造為一個整體：把噴射器、槍管和噴嘴作為一個整體來制造。以前單純打印兩個零件焊接的方法會影響火箭的性能，因?yàn)闊o法在推力室組件內(nèi)達(dá)到冷卻，必須在后期處理中把它們連接起來。我認(rèn)為M4K的出現(xiàn)打破了規(guī)則，特別是對于火箭推進(jìn)行業(yè)，因?yàn)槲覀兛梢灾匦略O(shè)計(jì)發(fā)動機(jī)組件來消除任何類型的法蘭?！?/font>

據(jù)AMCM公布的數(shù)據(jù)顯示，Launcher的E-2發(fā)動機(jī)燃燒室從一開始就被設(shè)計(jì)為 "具有增材制造功能的燃燒室"，將 Neff 描述的優(yōu)點(diǎn)集中到一個結(jié)構(gòu)中。利用同樣的優(yōu)勢，Sintavia采購的 M4K-4 打印 450mm x 450mm x 1000mm的TCAs和其他熱動力部件和機(jī)翼。

M4K-4 被定義為 EOS M400-4 的“延伸擴(kuò)大”版本，因?yàn)樗邆涓蟮某尚统叽?、更?qiáng)大的激光器和更優(yōu)化的冷卻系統(tǒng)。M4K-4交付后，Sintavia公司計(jì)劃將用于處理高性能銅和鎳合金。

當(dāng)然，成型尺寸也需要謹(jǐn)慎考慮，AMCM與TCT分享了如何通過精確的模擬工具來抵消制造過程中的高溫導(dǎo)致的工件變形。Neff相信Sintavia有能力滿足客戶的各種需求。

Neff闡述道：“商業(yè)航天正在推動增材制造技術(shù)在航空器上更廣泛地應(yīng)用，這是非常好的現(xiàn)象。雖然商業(yè)航天所代表的火箭發(fā)射業(yè)務(wù)市場與商用航空市場相比，仍然非常小。但商用航空由于涉及適航認(rèn)證等各種環(huán)節(jié)，采用增材制造技術(shù)的進(jìn)程還是非常緩慢。"

商業(yè)航天行業(yè)的客戶要求用更少的傳統(tǒng)連接步驟制造TCA，優(yōu)化再生冷卻通道，他們迫切希望壓縮交貨時間，所以3D打印解決方案就有了機(jī)會。Neff認(rèn)為，這些優(yōu)勢的結(jié)合是至關(guān)重要的。

Neff最后總結(jié)道：“讓我們暢想一下未來，人類在探索外太空時，總不可能去火星上造一個鑄造廠，而是會選擇使用3D打印，嘗試用太陽能和月球塵埃進(jìn)行打印。當(dāng)公司朝這個方向去做市場營銷時，也在對市場證明：我們可以在地球完成打印，也可以在太空中做這件事。我個人認(rèn)為這是一件非?？岬氖?。"

商業(yè)航天正在推動增材制造技術(shù)更廣泛地應(yīng)用

早在2019年，太空發(fā)射設(shè)備Launcher公司率先采用了3D打印來制造液體火箭發(fā)動機(jī)，進(jìn)一步改善了來自 AMCM （EOS旗下公司）的設(shè)備。今年初，英國初創(chuàng)太空發(fā)射公司Orbex在社交媒體上宣布委托AMCM公司協(xié)助定制歐洲最大的工業(yè)級3D打印機(jī)進(jìn)行火箭制造，達(dá)到每年生產(chǎn)超過35個大型火箭發(fā)動機(jī)和主級渦輪泵系統(tǒng)的內(nèi)部目標(biāo)。

最近，總部位于佛羅里達(dá)州的金屬3D打印服務(wù)商Sintavia購買了兩臺由德國AMCM公司打造的M4K－4金屬3D打印系統(tǒng)，以提升3D打印火箭零件的能力。這臺機(jī)器是EOS M400-4的修改版本，是原始EOS機(jī)器兩倍高度。

Sintavia公司的客戶需要以更優(yōu)化的方式打印大量航空航天大型金屬零件。隨著兩臺M4K-4設(shè)備的加入，該公司正在不斷擴(kuò)大增材制造設(shè)備陣容，Sintavia公司也成為北美第一家可以提供大批量增材制造金屬件服務(wù)的供應(yīng)商。

Sintavia公司首席執(zhí)行官Brian Neff告訴TCT團(tuán)隊(duì)：“隨著公司的發(fā)展壯大，我們已經(jīng)合并了一些適用于增材制造的零件類別，其中一類就是再生火箭推力室組件（TCA）。目前市場上幾乎所有的推力室組件都是使用3D打印制造的，包括傳統(tǒng)的模型。這是一個非常適合利用增材制造的零件，因?yàn)樵偕鋮s的工作方式非常類似于熱交換器，是由內(nèi)部通道將冷的液體推進(jìn)劑流向熱的腔室?！?/font>

Brian Neff

Sintavia目前的增材制造能力令大多數(shù)工程師羨慕不已，公司已經(jīng)采購了30多臺高速3D打印機(jī)，包括來自GE Additive、TRUMPF的設(shè)備，還有8臺EOS的M400-4四軸激光打印機(jī)。Neff分享了公司進(jìn)入火箭制造領(lǐng)域所需的經(jīng)驗(yàn)和策略：因?yàn)榭蛻羝惹行枰獢U(kuò)大規(guī)模。

Neff解釋說：“目前設(shè)備因高度問題而存在局限性。之前使用增材制造的通用基本方式是打印兩到三個部件，再把它們焊接在一起。而現(xiàn)在，M4K允許我們將每個推力室組件制造為一個整體：把噴射器、槍管和噴嘴作為一個整體來制造。以前單純打印兩個零件焊接的方法會影響火箭的性能，因?yàn)闊o法在推力室組件內(nèi)達(dá)到冷卻，必須在后期處理中把它們連接起來。我認(rèn)為M4K的出現(xiàn)打破了規(guī)則，特別是對于火箭推進(jìn)行業(yè)，因?yàn)槲覀兛梢灾匦略O(shè)計(jì)發(fā)動機(jī)組件來消除任何類型的法蘭?！?/font>

據(jù)AMCM公布的數(shù)據(jù)顯示，Launcher的E-2發(fā)動機(jī)燃燒室從一開始就被設(shè)計(jì)為 "具有增材制造功能的燃燒室"，將 Neff 描述的優(yōu)點(diǎn)集中到一個結(jié)構(gòu)中。利用同樣的優(yōu)勢，Sintavia采購的 M4K-4 打印 450mm x 450mm x 1000mm的TCAs和其他熱動力部件和機(jī)翼。

M4K-4 被定義為 EOS M400-4 的“延伸擴(kuò)大”版本，因?yàn)樗邆涓蟮某尚统叽?、更?qiáng)大的激光器和更優(yōu)化的冷卻系統(tǒng)。M4K-4交付后，Sintavia公司計(jì)劃將用于處理高性能銅和鎳合金。

當(dāng)然，成型尺寸也需要謹(jǐn)慎考慮，AMCM與TCT分享了如何通過精確的模擬工具來抵消制造過程中的高溫導(dǎo)致的工件變形。Neff相信Sintavia有能力滿足客戶的各種需求。

Neff闡述道：“商業(yè)航天正在推動增材制造技術(shù)在航空器上更廣泛地應(yīng)用，這是非常好的現(xiàn)象。雖然商業(yè)航天所代表的火箭發(fā)射業(yè)務(wù)市場與商用航空市場相比，仍然非常小。但商用航空由于涉及適航認(rèn)證等各種環(huán)節(jié)，采用增材制造技術(shù)的進(jìn)程還是非常緩慢。"

商業(yè)航天行業(yè)的客戶要求用更少的傳統(tǒng)連接步驟制造TCA，優(yōu)化再生冷卻通道，他們迫切希望壓縮交貨時間，所以3D打印解決方案就有了機(jī)會。Neff認(rèn)為，這些優(yōu)勢的結(jié)合是至關(guān)重要的。

Neff最后總結(jié)道：“讓我們暢想一下未來，人類在探索外太空時，總不可能去火星上造一個鑄造廠，而是會選擇使用3D打印，嘗試用太陽能和月球塵埃進(jìn)行打印。當(dāng)公司朝這個方向去做市場營銷時，也在對市場證明：我們可以在地球完成打印，也可以在太空中做這件事。我個人認(rèn)為這是一件非?？岬氖?。"