世界首枚3D打印火箭成功起飛的意義！
魔猴君 行業(yè)資訊 534天前
2023年3月，世界首枚3D打印火箭進行第三次嘗試發(fā)射，遺憾在第二級點火時未進入預定軌道。這不是第一次運用3D打印技術(shù)對火箭進行輔助設計，此前于2022年底，又一款3D打印的火箭助推器成功完成了前期測試，該助推器內(nèi)部采用了再生冷卻設計策略，使用了新開發(fā)的銅合金GRCop-42，再一次體現(xiàn)了增材制造加速行業(yè)研發(fā)創(chuàng)新的能力。
△2022年底3DXpert助力3D打印火箭助推器
再生冷卻設計策略的使用，可以用來調(diào)節(jié)火箭燃料流經(jīng)冷卻管路時的溫度，從而在其返回腔室燃燒之前從推進器側(cè)壁帶走更多熱量。3DXpert 在此項目中的火箭助推器開發(fā)優(yōu)化的打印參數(shù)并準備打印文件過程中起到了關鍵助力。
使用 3DXpert 優(yōu)化火箭助推器
負責項目的工程師Evan Kuester，Ryan Fishel和Cameron Schmidt使用了Oqton的3DXpert開發(fā)的打印參數(shù)和準備打印文件，包括了零件擺放、支撐設計、參數(shù)測試和數(shù)據(jù)切片。
“這種推進器最具創(chuàng)新性的方面是選擇的材料，它使用了一款新開發(fā)的銅合金，并且運用3D打印生產(chǎn)。與傳統(tǒng)的制造方法相比，3D打印減少了制造所需的時間、成本和精力，”高級應用開發(fā)工程師Schmidt解釋道。
“此外，作為美國宇航局最近開發(fā)的銅合金， GRCop-42具有非常適合高溫應用的特性，可用于如火箭推進器等零件。將其與激光粉床熔融技術(shù)結(jié)合，我們在相對較短的時間內(nèi)制造出這款推進器，并具備良好的致密度和力學性能?！彼a充道。
增材制造的創(chuàng)新與拓展
這款火箭助推器是3D打印火箭應用方向的新成員，該應用在過去幾年中一直在穩(wěn)步增長。如今，許多初創(chuàng)公司正在開發(fā)能夠為火箭制造組件的3D打印機。雖然3D打印火箭引起了很多的關注，但它們只是航空航天應用的冰山一角。增材制造可以一次性完成類似零件的生產(chǎn)，節(jié)約了時間和成本，大大推動了增材制造在相關行業(yè)的應用。
制造具有多個組件的復雜設備會有許多技術(shù)挑戰(zhàn)。每個組件必須單獨制造和組裝，過程漫長而乏味。3D打印改變了這種情況，可以對復雜設備進行一體化設計和打印，使開發(fā)和制造最終產(chǎn)品變得更快，更便宜。
具有再生冷卻的火箭噴嘴，如用新型銅合金打印的火箭助推器，已經(jīng)使用傳統(tǒng)的制造方法制造了幾十年。這種尺寸的火箭推進器通常需要幾個月的時間來制造，但3D打印的助推器在短短幾周內(nèi)就被制造出來了。
與增材制造相關的更短的交貨周期具有巨大的意義。首先，快速迭代可節(jié)約成本，其次，制造商可以加快創(chuàng)新的步伐。由于生產(chǎn)零件的速度變快，因此使用3D打印的工程師可以在確定最佳解決方案之前進行更多實驗并測試各種設計，而不會產(chǎn)生過多的成本。
3DXpert賦能增材制造，開拓無限可能
“對于傳統(tǒng)制造，雖然工程師可以設計不同的方案，但由于成本和較長的交貨周期，探索不同的設計將需要消耗巨大的精力和資源。使用3D打印后，如果效果不佳，可回到設計并快速修改?！盨chmidt解釋說。
此外，借助增材制造技術(shù)，可以改進和優(yōu)化設計，制造傳統(tǒng)方法無法完成的幾何形狀。3D打印可以通過采用復雜幾何形狀的表面晶格、拓撲優(yōu)化等提高零件的性能，這在傳統(tǒng)工藝上是難以或不可能實現(xiàn)的。這些設計原則已經(jīng)在熱交換器、醫(yī)療植入物和結(jié)構(gòu)支架中得到了令人印象深刻的應用。如前文的火箭助推器中的冷卻通道，它完全集成到側(cè)壁中，并貫穿整個推進器，幾乎可以任意方式分布，從而進一步優(yōu)化導熱。
來源：Oqton
