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深度解析3D打印在火箭发动机制造中的应用

深度解析3D打印在火箭发动机制造中的应用

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【摘要】:
随着3D打印近些年的迅猛发展,现如今3D打印机为众多行业提供了全新创意实现的可能性,航天航空领域也受益其中。这些行业充分利用了这项新型技术,无论是在早期原型设计还是小批量生产过程。在本文中,我们将重点讨论3D打印发动机项目。

随着3D打印近些年的迅猛发展,现如今3D打印机为众多行业提供了全新创意实现的可能性,航天航空领域也受益其中。这些行业充分利用了这项新型技术,无论是在早期原型设计还是小批量生产过程。在本文中,我们将重点讨论3D打印发动机项目。

 

 

首先,我们将了解3D打印如何帮助人们制造机械零件,以及如何生产3D打印火箭发动机。此外还将向您展示3D打印发动机的诸多案例,这些案例将为您提供有关项目可行性的概述。下面让我们看看如何通过3D打印技术改进火箭发动机生产并为太空探索做好准备!

为什么3D打印发动机具备优势?

这种先进的制造工艺确实可以成为发动机生产的重要组成部分。使用3D打印机进行原型设计和生产具有许多优势,可以帮助您改进产品开发。

使用3D打印进行发动机原型设计

 

 

众所周知,3D打印是一种很好的原型制造方法。它允许制造商以更低的成本和速度进行产品原型的多次迭代。此外,由于您必须使用CAD设计软件来创建零件图纸,因此如果需要修改某些细节参数,则只需对3D打印文件进行修改即可。

利用3D打印机小批量生产

3D打印非常适用于产品原型制造,但现在随着技术的发展,越来越多地制造商将3D打印机直接用于小批量生产过程。通过本文提供的案例,您将清晰的了解3D打印是如何为机械制造项目制作出最终使用型零件。

实际上,3D打印技术发展得非常快,许多抗性材料现在正在逐步进入市场。在航空领域,工程师们最关注的是耐热材料的零件制作,特别是生产火箭发动机部件的所需材料。同时3D打印通常用于制造轻量化零件,工程师们一直在寻找更轻便的金属材料,通过拓扑优化近一步改良零件的模型外观,从而最终达到轻量化的目的。

3D打印发动机项目

 

 

3D打印的发动机项目目前主要应用于航空航天的研发过程中。NASA和ESA对这种制造工艺非常感兴趣,他们看到了这项先进技术的所有好处,以及如何将它用于原型制造和机械零件生产。最近美国宇航局的许多项测试中都包括3D打印技术。

使用3D建模软件创建机械零件

为了利用3D打印机生产设计原型,您需要使用3D打印建模软件进行机械工程项目分解。目前市场上有一些专用于机械工程设计的软件,他们将帮助您为火箭发动机项目设计技术零件。例如,Autodesk专门独立开发了可以完美用于机械工程的3D打印建模软件,例如Fusion 360或Inventor。当然您也可以使用CATIA等设计软件,这些软件有助于帮助您处理复杂的几何形状。

最好的3D打印火箭发动机项目

“Relativity Space”项目,3D打印整个火箭

“Relativity Space”项目的目标是重新思考人类制造火箭的方式,并试图使用3D打印技术来制造整个火箭。这家位于洛杉矶的航空航天初创公司认为,人类未来将进行星际旅行,这就是建立此项目的初衷。所有这些项目都是在佛罗里达州卡纳维拉尔角的太空港进行研发的。事实上,由于公司与美国空军达成协议,该公司可以使用卡纳维拉尔角空军基地的一个名为LC-16的实验室进行测试。

该公司确信火箭的传统制造工艺可以得到改进和简化,火箭的零件可以由大型3D打印机进行3D打印制造。为了重新思考这条生产线,Relativity Space开发了名为“星际之门”的机器,并创建火箭制造工厂。该公司拥有市场上最大的金属3D打印机,能够创建20英尺高,10英尺宽的零件,能够在不到两个月的时间内完成制造。得益于3D打印工艺,他们的人造1号火箭是世界上最具成本效益的发射器。

Orbex推出世界上最大的3D打印火箭发动机

Orbex是一家英国初创型公司,推出了使用金属3D打印的最大火箭。整个火箭,包括发动机,高56英尺。该公司与航空航天工程师合作制造了这款令人印象深刻的Stage 2火箭。这种3D打印的火箭属于一次成型,中间没有焊接点,使其比传统的发射器更轻,更高效。同时在性能方面其更耐压力和极端温度。它采用SLM3D打印解决方案,主要使用碳纤维和铝复合材料制造而成。这个世界上最大的火箭使用可再生燃料来源,将碳排放量减少了90%。

 

 

美国宇航局工作的工程师制作火箭发动机原型

3D打印机是产品原型研发制造的绝佳工具。现在人们可以使用金属3D打印机进行产品原型设计,但使用这种技术用两种不同的材料进行打印仍然很困难。 但对于美国宇航局的工程师来说,困难并不意味着不可能。他们使用两种不同的金属制造了火箭发动机原型:铜合金和铬镍铁合金。他们使用了一种称为钎焊的工艺,以加入两种不同类型的金属,从而创造出一种全新的组件。这一先进工艺为未来3D打印金属零件提供了有希望的可能性。

 

 

3D打印火箭发动机的未来

正因为市场上不断出现新的3D打印机和3D打印材料,从而可以制造出令人印象深刻的项目。例如,金属3D打印变得越来越准确,这对于众多行业来说是真正的游戏改变者。

同时很多3D打印机制造商也在开发大型3D打印机以此来满足更多大型零件的制作需求。在不远的将来通过3D打印制作的发动机引擎和3D打印航天飞机零部件将会越发普遍。我们期待未来使用3D打印火箭发动机能够真正实现升空!