3D打印技术：远程星际旅行制造火箭零件的开创性方法

2020-09-16 10:29

南极熊注意到，2020年9月，NASA发布了一则消息称，作为Artemis计划的一部分，美国宇航局正在将宇航员送回月球，在那里为人类对火星的探索做准备。来自美国国家航空航天局、工业界和学术界的专家的3D打印技术，是远程星际旅行制造火箭零件的开创性方法。

△点火测试的金属3D打印火箭发动机

NASA的快速分析和制造推进技术项目（RAMPT）正在推进使用金属粉末和激光，对火箭发动机零件进行3D打印技术的开发。这是一种被称为送粉定向能量沉积法（blown powder directed energy deposition），支持多种金属材料同时打印，可以降低生产大型复杂发动机部件（如喷嘴和燃烧室）的成本和交货时间。旧的3D打印技术不具备这种大规模生产应用的能力。

△一体化多金属复合材料外包裹推力室组件的中心，是由3D打印的整体通道式铜燃烧室组成。

中心室使用NASA以前开发的GRCop42或GRCop84铜合金增材制造技术制造。然后使用双金属3D打印技术将双金属接头（界面）建立在腔室的喷嘴端。结果是在腔室和界面之间形成牢固的结合，并在铜合金的喷嘴端部适当扩散。双金属界面是自由形式的可重复使用喷嘴的基础。送粉定向能量沉积工艺（DED），3D打印出带有用于冷却剂流动的整体通道的可重复利用喷嘴。冷却剂回路通过使用径向熔覆操作添加的整体歧管封闭。为了完成TCA（蓄冷式推力室），整个组件（包括燃烧室和可重复利用喷嘴）都用复合材料外包装包裹，能够承受所需的压力和温度负荷。

快速分析和制造推进技术（RAMPT）项目，促进新颖的设计和制造技术更加成熟，扩大规模，大幅降低成本并提高蓄冷式推力室组件的性能，特别是用于政府和航天计划的燃烧室和喷嘴。解决发动机系统中最高的成本和最重的部件的一系列问题。RAMPT的目的是开发一种集成的多合金轻质推力室组件，可大规模应用金属3D打印技术，降低成本、加快进度，并突破之前无法实现的设计。通过公私合作利用政府和行业的投资，推进过程开发数据和技术改进。同时还寻求建立美国供应链并开发专门的技术供应商，以供所有感兴趣的行业合作伙伴和政府机构使用。将发展综合的专业流程开发，材料表征以及硬件开发和测试，让整套技术更加成熟。