Agnikul Cosmos“全3D打印“火箭發(fā)動機(jī)專利獲批，計(jì)劃年底完成試射

2022年9月26日,，南極熊獲悉，印度航天初創(chuàng)公司Agnikul Cosmo獲批了一項(xiàng)單件3D打印火箭發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)和制造專利,。該發(fā)動機(jī)由火箭發(fā)動機(jī)的五個主要部件組成,，并作為單一部件一次性生產(chǎn)，高級半低溫液體推進(jìn)發(fā)動機(jī)可在96小時內(nèi)制造完成,，旨在支持該公司名為Agnibaan的衛(wèi)星運(yùn)載火箭,，但也可用于衛(wèi)星和其他空間探索工具,。

△AgnikulCosmos的單件式3D打印發(fā)動機(jī)。圖片由AgnikulCosmos提供

在傳統(tǒng)的制造方法下,，一個火箭發(fā)動機(jī)至少要用焊接等技術(shù)仔細(xì)組裝100次,，這對勞動力、設(shè)備和成本的要求很高,。像許多空間技術(shù)公司一樣,，Agnikul認(rèn)為使用傳統(tǒng)工藝組裝發(fā)動機(jī)部件會很繁瑣和麻煩，所以它確定了需要一個單一的集成推進(jìn)發(fā)動機(jī),，采用3D打印技術(shù)可以有效地優(yōu)化空間飛行器的設(shè)計(jì)和制造,。基于上述需求,，這家位于欽奈的小型火箭公司在2020年底為其3D打印發(fā)動機(jī)申請了專利,。

在兩年后，印度專利局為該發(fā)明頒發(fā)了專利,，其目的是為空間飛行器提供一個高度可靠的單件輕質(zhì)集成發(fā)動機(jī),。據(jù)Agnikul Cosmos公司稱，這款發(fā)動機(jī)包括燃燒燃料的燃燒室,，將燃料注入燃燒室的噴射板,，點(diǎn)燃燃料混合物的點(diǎn)火器，通過熱氣產(chǎn)生推力的噴嘴,，以及用于再生冷卻的冷卻通道,。

然而，在專利,、外觀設(shè)計(jì)和商標(biāo)總監(jiān)辦公室公布的原始文件中,，Agnikul沒有說明單件發(fā)動機(jī)是否還包括火箭發(fā)動機(jī)的其他子部件。而當(dāng)Agnikul的創(chuàng)始人一直在社交媒體上發(fā)布有關(guān)他們最新里程碑的信息時,，太空行業(yè)的同行專家也詢問該發(fā)動機(jī)是否真的如該公司所言是"完全"3D打印的,。特別是，加州航天創(chuàng)業(yè)公司Launcher的制造和供應(yīng)鏈主管Tim Berry在Agnikul的一篇帖子中問道,，"管子、閥門,、電子器件等是否都是一體成型的,？"

他還補(bǔ)充表示：“如果只是噴嘴、腔體和噴射器,，那么 "這不是一個完整的火箭發(fā)動機(jī),，也不是一個新發(fā)現(xiàn)。"

Berry可能是在暗指,，在過去幾年中,，其他太空初創(chuàng)公司也公開了3D打印火箭發(fā)動機(jī)的制造。例如，去年4月,，Launcher公司首次展示了其E-2發(fā)動機(jī)的全部推力--該發(fā)動機(jī)擁有一個完全3D打印的腔體,；RocketLab公司也被稱為使用3D打印的發(fā)動機(jī)，而火箭發(fā)動機(jī)制造商UrsaMajor公司只專注于開發(fā)3D打印的火箭推進(jìn)系統(tǒng),，總部位于英國的初創(chuàng)公司Orbex甚至委托AMCM公司建造一臺大批量的3D打印機(jī),，用于整體制造其火箭發(fā)動機(jī)。有這么多公司轉(zhuǎn)向3D打印火箭推進(jìn)系統(tǒng),，美國國家航空航天局（NASA）和歐洲航天局（ESA）等航天機(jī)構(gòu)也在通過增材制造推進(jìn)自己的火箭發(fā)動機(jī)技術(shù),，看來未來的競爭很嚴(yán)峻。

然而,，Agnikul確信,，它可以為其火箭發(fā)動機(jī)提供快速的周轉(zhuǎn)，因?yàn)樗�有東西都是一次性3D打印成形的,。這家在印度理工學(xué)院馬德拉斯分校（IIT Madras）研究園孵化的初創(chuàng)公司,，由于其一體式3D打印火箭發(fā)動機(jī)，已經(jīng)達(dá)到了令人矚目的目標(biāo),。自2019年以來,，該公司表示，它已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了發(fā)動機(jī)制作過程的"自動化",，其制作過程中涉及到的組件為零,，并且已經(jīng)在2021年測試了其3D打印發(fā)動機(jī)。

△AgnikulCosmos的3D打印火箭發(fā)動機(jī)專利,。圖片由AgnikulCosmos提供,。

Agnikul指出，通過使用激光粉末床融合和高級航空材料,，如銅及其合金,、英科耐爾、蒙乃爾和鈦,，發(fā)動機(jī)的所有部件都可以在建造過程中集成,。

由于沒有螺栓、螺釘或焊接,，與推力等級相似的發(fā)動機(jī)相比,，該發(fā)動機(jī)非常輕（5至6公斤），后者的重量可高達(dá)25公斤,。因此,，通過利用3D打印，Agnikul認(rèn)為這將有助于減少空間飛行器的質(zhì)量,、發(fā)射工具的成本,，甚至是任務(wù)的成本,。此外，與傳統(tǒng)的多部件組裝發(fā)動機(jī)相比,，將發(fā)動機(jī)制造成單件有助于更容易識別錯誤,。因此，資格認(rèn)證更容易和更快,，初創(chuàng)公司在其專利說明書部分描述了這一點(diǎn),。

正如幾乎每一個利用增材制造的行業(yè)所發(fā)生的那樣，批量生產(chǎn)變得更快,，組裝一個多組件零件所需的時間也減少了,。此外，Agnikul表示,，隨著加工工作和人工干預(yù)的減少,，他們設(shè)法將制造過程的周轉(zhuǎn)時間加快到三天，并在一周內(nèi)完成發(fā)動機(jī)的飛行資格認(rèn)證,。這種更快的發(fā)動機(jī)制造周轉(zhuǎn)時間可以使裝配過程更快,，并最終有助于提高發(fā)射頻率。

在評論這一最新成就時,，Agnikul聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Srinath Ravichandran在社交媒體上表示："當(dāng)我們開始設(shè)計(jì)發(fā)動機(jī)的旅程時,，我們不知道3D打印可以幫助我們到什么程度。現(xiàn)在,，在多次成功發(fā)射后,，3D打印似乎簡直是火箭發(fā)動機(jī)制造的最佳選擇。令人難以置信的是,，我們有一個團(tuán)隊(duì),，他們在內(nèi)部從零開始發(fā)展這個原始設(shè)計(jì)，模擬它的每一個方面,，讓它的制造將金屬燒結(jié)推向極限,，并最終多次測試。"

△AgnikulCosmos的火箭工廠-1揭幕,。圖片由AgnikulCosmos提供,。

Agnikul期待著在2022年底前測試發(fā)射其Agniban火箭，該火箭將在明年某個時候?yàn)榭蛻魯y帶約100公斤的有效載荷進(jìn)入700公里高的軌道,。同時,，這家初創(chuàng)公司與3D打印技術(shù)公司EOS印度公司合作，以擴(kuò)大其3D打印火箭和子系統(tǒng)的潛力,，并開設(shè)了一個新的設(shè)施，即火箭工廠-1,，以3D打印其火箭發(fā)動機(jī)的規(guī)模,，并已在現(xiàn)場設(shè)置了EOS的3D打印機(jī),，使其能夠在內(nèi)部創(chuàng)建所需的硬件。