3D打印技術能夠大幅消減航天器零部件的制造成本和時間,從而顯著降低了民營公司進入太空的門檻。據SpaceX公司稱,該公司已經使用3D打印技術制造出了高強度和高性能的火箭部件。上周四SpaceX公司透露,今年1月6號該公司發射的獵鷹9號火箭上的9臺Merlin 1D發動機之一就使用了3D打印的主氧化劑閥門(MOV),SpaceX公司第一次在火箭上使用3D打印的零部件。SpaceX公司宣稱:“該閥門成功地經受住了液氧的高壓、液氮的超低溫和高強度振動的考驗。”
3D打印主氧化劑閥門(MOV)花了總共不到兩天的時間,而一個典型的鑄造工藝可能需要幾個月。發射前,閥門還通過了各種測試程序,包括一系列嚴格的發動機點火、部件級認證測試和材料測試。 SpaceX公司稱,3D打印的閥門具有“優越的強度、延展性和抗斷裂性”,它可以勝任獵鷹9號所有的太空任務。
兩個月前, SpaceX公司公布了其下一代宇宙飛船Dragon V2,該飛船的主要任務是把宇航員送上國際空間站。 龍V2配備了新的SuperDraco發動機,該發動機擁有16000磅推力,可以在必要時多次重啟發動機。 此外,該發動機還能具備深度調節能力,為宇航員提供精確的控制和巨大的動力。
從2011年起,SpaceX公司就已經開始在航天器零部件的開發中使用3D打印技術。下圖就是SpaceX公司2013年底3D打印出的一個SuperDraco發動機腔室。
這個SuperDraco發動機腔室是用直接金屬激光燒結(DMLS)工藝制造的,即使用激光逐層熔融金屬部件快速制造高品質的零件。打印后該腔室還經過了再生冷卻處理。打印材料使用的是高性能超級合金——因科鎳合金。
根據SpaceX公司稱,在點火測試期間,“SuperDraco發動機分別模擬了在發射階段和著陸階段的點火狀況,同時成功通過了在20%至100%區間進行推力水平調節。迄今為止,該發動機腔室已經點火超80次,點火時間超過300秒。”
“通過3D打印,我們可以只用傳統制造方法的成本和時間的一小部分制造出強大的高性能發動機部件。”SpaceX公司聯合創始人、傳奇企業家Elon Musk說。“SpaceX公司正不斷擴大增材制造在21世紀的應用邊界,最終使我們的飛行器比以往任何時候更加高效、可靠和強大。”
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