自從增材制造工藝被人類社會(huì)發(fā)明以來，將這種技術(shù)用于航空航天的例子和新聞屢見不鮮。在過去的報(bào)道中，通過增材制造生產(chǎn)出的燃料噴射器、推進(jìn)劑罐、發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴以及無數(shù)其他極其復(fù)雜的火箭部件，都是為了將衛(wèi)星送入軌道或?qū)⑷祟愃蜕显虑蛏踔粮h(yuǎn)的地方。 Tim Berry和他的團(tuán)隊(duì)參與了許多這樣的故事。目前，他是美國(guó)民營(yíng)航天技術(shù)新銳公司Launcher 的制造主管，該公司是火箭和衛(wèi)星轉(zhuǎn)移運(yùn)載工具/ 托管有效載荷平臺(tái)的開發(fā)商。

　　今年4 月，由霍桑公司3D 打印制造的E-2 液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)在首次試射期間產(chǎn)生了令人印象深刻的10 公噸推力（22046 磅）、288 秒的海平面ISP 和97.5% c*（比沖量縮寫為ISP，c* 是衡量火箭發(fā)動(dòng)機(jī)效率的度量）。此外，Launcher 的Orbiter 轉(zhuǎn)運(yùn)車/ 托管有效載荷平臺(tái)或太空拖船計(jì)劃于今年晚些時(shí)候通過SpaceX 的Falcon 9 Transporter-6 拼車發(fā)射進(jìn)入軌道。拖船的大部分是由 3D 打印制成。

　　多科學(xué)制造

　　Berry 認(rèn)為自己是金屬3D 打印的“發(fā)燒友”。但他也不怕在需要時(shí)切換到更傳統(tǒng)的制造技術(shù)，反之亦然。“例如，支架就是一個(gè)難以處理的部件，”他說，“因此如果機(jī)器車間產(chǎn)能過剩，我們可能會(huì)將它們放入其中一臺(tái) 3D 打印機(jī)。我們會(huì)根據(jù)可用產(chǎn)能和盡可能保持設(shè)備運(yùn)行的需要做出這樣的決定。”他同時(shí)強(qiáng)調(diào)，擁有這種能力是垂直整合的魅力之一，所以Launcher很少有外包業(yè)務(wù)。 Launcher 的加工和制造車間可能會(huì)讓一些供應(yīng)商羨慕不已。設(shè)備清單包括數(shù)控車床和手動(dòng)車床、3 軸和5 軸加工中心、龍門式數(shù)控銑床、TIG、MIG 和軌道管焊機(jī)、清潔/ 涂覆線、彎管和擴(kuò)口設(shè)備，以及任何金屬加工設(shè)施中常見的手動(dòng)工具。

　　該公司使用所有這些設(shè)備生產(chǎn)和組合火箭部件，建造試驗(yàn)臺(tái)和裝配夾具，制造燃料管線和排氣系統(tǒng)并完成大量金屬3D 打印部件的加工。Berry 補(bǔ)充道：我們也有一種用于制造零件的電火花線切割機(jī)，但大部分時(shí)間都用于從構(gòu)建板上移除3D 打印零件。

　　使用激光粉末床熔融技術(shù)

　　Berry 估計(jì)，發(fā)射裝置的70% 硬件首先是在三臺(tái)激光粉末床熔融（LPBF）設(shè)備上打印生成的。Velo3D 有一對(duì)藍(lán)寶石3D 打印系統(tǒng)。其中一個(gè)是專門為 Orbiter 太空拖船制造Inconel 718 渦輪泵組件和零件，另一個(gè)是全天候“制造”鈦推進(jìn)劑罐。在每第九次構(gòu)建時(shí)，都會(huì)打印一個(gè)支撐發(fā)動(dòng)機(jī)的推力結(jié)構(gòu)。

　　Launcher 的第三臺(tái)打印機(jī)EOS M300 是一款開關(guān)式打印機(jī)。這臺(tái)設(shè)備可交替生產(chǎn)鈦、鋁和銅零件，在不久的將來可能用于打印一些較便宜的耐火金屬和高強(qiáng)度鋁合金。據(jù)悉，第四臺(tái)LPBF 打印設(shè)備計(jì)劃很快到達(dá)。這是 EOS 集團(tuán)子公司AMCM GmbH 制造的一種稱為M4K 的大格式（450mm×450mm×1000mm）LPBF 系統(tǒng)。

　　Berry 談到，Launcher 的首席執(zhí)行官和創(chuàng)始人MaxHaot 不想采取與其他發(fā)動(dòng)機(jī)制造商相同的方法，即打印一堆較小的部件然后將它們通過釬焊或螺栓連接在一起。 Max 和公司首席設(shè)計(jì)師Igor Nikishchenko 想要一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單、強(qiáng)度和可靠性，因此他與EOS 合作開發(fā)了一臺(tái)定制的大幅面機(jī)器。

　　同時(shí)，其他火箭公司已經(jīng)跟隨Launcher 的腳步，正在向更大的、新推出的機(jī)器上的整體式燃燒室/ 噴嘴打印技術(shù)轉(zhuǎn)移。

　　遠(yuǎn)離“角落”

　　M4K 新設(shè)備的交付給Launcher 帶來的是C-18150 的穩(wěn)定供應(yīng)。銅鉻鋯合金的成本遠(yuǎn)低于非官方的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GRCop-42，其材料性能僅略有不同。 Berry說：“你不想把自己變成一個(gè)處于行業(yè)角落的地位，除非你絕對(duì)需要像GRCop 這樣的超貴金屬，這是我們的許多競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手都做過的。如果能可靠飛行，我可以用紙制火箭。”

　　非正統(tǒng)思想在Launcher 是司空見慣的。Haot 曾告訴過員工要根據(jù)他們現(xiàn)有的工具進(jìn)行設(shè)計(jì)，現(xiàn)在成為員工牢記在心的指令。設(shè)計(jì)人員不僅調(diào)整部件設(shè)計(jì)和制造工藝，盡可能將產(chǎn)品留在內(nèi)部還開發(fā)了自己的工程軟件，用于冷卻通道分析和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)模擬。

　　這些努力帶來的好處遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過節(jié)省1 美元。 Launcher 的目標(biāo)是在高度競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)中快速、安全、經(jīng)濟(jì)地將航天器升空。Berry 表示，盡管如此，在性能方面沒有妥協(xié)，公司一直在尋找進(jìn)一步優(yōu)化火箭推進(jìn)和衛(wèi)星發(fā)射系統(tǒng)的方法。自公司成立以來，他們的口號(hào)一直是高性能和低成本進(jìn)入太空。

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