世界首枚3D打印火箭成功起飛，預(yù)示了什么,？

來(lái)源：Oqton

2023年3月，世界首枚3D打印火箭進(jìn)行第三次嘗試發(fā)射,，遺憾在第二級(jí)點(diǎn)火時(shí)未進(jìn)入預(yù)定軌道,。這不是第一次運(yùn)用3D打印技術(shù)對(duì)火箭進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，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(cè)試,，該助推器內(nèi)部采用了再生冷卻設(shè)計(jì)策略，使用了新開(kāi)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(shè)計(jì)策略的使用，可以用來(lái)調(diào)節(jié)火箭燃料流經(jīng)冷卻管路時(shí)的溫度,，從而在其返回腔室燃燒之前從推進(jìn)器側(cè)壁帶走更多熱量,。3DXpert 在此項(xiàng)目中的火箭助推器開(kāi)發(fā)優(yōu)化的打印參數(shù)并準(zhǔn)備打印文件過(guò)程中起到了關(guān)鍵助力,。

使用 3DXpert 優(yōu)化火箭助推器
負(fù)責(zé)項(xiàng)目的工程師Evan Kuester,，Ryan Fishel和Cameron Schmidt使用了Oqton的3DXpert開(kāi)發(fā)的打印參數(shù)和準(zhǔn)備打印文件，包括了零件擺放,、支撐設(shè)計(jì),、參數(shù)測(cè)試和數(shù)據(jù)切片。

“這種推進(jìn)器最具創(chuàng)新性的方面是選擇的材料,，它使用了一款新開(kāi)發(fā)的銅合金,，并且運(yùn)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(shí)間,、成本和精力，”高級(jí)應(yīng)用開(kāi)發(fā)工程師Schmidt解釋道,。

“此外,，作為美國(guó)宇航局最近開(kāi)發(fā)的銅合金， GRCop-42具有非常適合高溫應(yīng)用的特性,，可用于如火箭推進(jìn)器等零件,。將其與激光粉床熔融技術(shù)結(jié)合,，我們?cè)谙鄬?duì)較短的時(shí)間內(nèi)制造出這款推進(jìn)器，并具備良好的致密度和力學(xué)性能,�,！彼�補(bǔ)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(yīng)用方向的新成員,，該應(yīng)用在過(guò)去幾年中一直在穩(wěn)步增長(zhǎng),。如今，許多初創(chuàng)公司正在開(kāi)發(fā)能夠?yàn)榛鸺�制造組件的3D打印機(jī),。雖然3D打印火箭引起了很多的關(guān)注,，但它們只是航空航天應(yīng)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(shí)間和成本,，大大推動(dòng)了增材制造在相關(guān)行業(yè)的應(yīng)用。

制造具有多個(gè)組件的復(fù)雜設(shè)備會(huì)有許多技術(shù)挑戰(zhàn),。每個(gè)組件必須單獨(dú)制造和組裝,，過(guò)程漫長(zhǎng)而乏味。3D打印改變了這種情況,，可以對(duì)復(fù)雜設(shè)備進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)和打印,，使開(kāi)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(jìn)器通常需要幾個(gè)月的時(shí)間來(lái)制造,，但3D打印的助推器在短短幾周內(nèi)就被制造出來(lái)了。

與增材制造相關(guān)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(jìn)行更多實(shí)驗(yàn)并測(cè)試各種設(shè)計(jì),，而不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的成本,。

3DXpert賦能增材制造，開(kāi)拓?zé)o限可能
“對(duì)于傳統(tǒng)制造,，雖然工程師可以設(shè)計(jì)不同的方案,，但由于成本和較長(zhǎng)的交貨周期，探索不同的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)并快速修改�,！盨chmidt解釋說(shuō),。

此外，借助增材制造技術(shù),，可以改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計(jì),，制造傳統(tǒng)方法無(wú)法完成的幾何形狀。3D打印可以通過(guò)采用復(fù)雜幾何形狀的表面晶格,、拓?fù)鋬?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(shí)現(xiàn)的。這些設(shè)計(jì)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(yīng)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(gè)推進(jìn)器,，幾乎可以任意方式分布，從而進(jìn)一步優(yōu)化導(dǎo)熱,。