南极熊导读:商业航天中的火箭发动机等核心部件,已经大量应用金属3D打印技术。
随着全球航天技术的飞速发展,特别是商业航天产业的崛起,对火箭发动机的性能、可靠性及成本控制提出了前所未有的高要求。3D打印技术在商业航天中展现出巨大的应用潜力,有望从根本上改变传统制造模式,推动火箭发动机技术的革新。
金属3D打印正成为行业新标配
制造成本:实现“省钱”与“提效”的双赢
制造成本是商业航天的关键瓶颈。金属3D打印通过简化流程、减少浪费和省去模具,把材料利用率提升到90%以上,此外3D打印技术将零件多合成一成为可能,大大减少了零件数量和装配工序,这将使得提供更具竞争力的发射报价,吸引更多客户,实现商业成功。
轻量化与运力:为航天器“减重”赋能
在航天领域航天器重量关乎运力,每一克都很关键。金属3D打印结合拓扑优化,能在保证强度的同时让部件轻30%甚至更多,减轻发动机重量,提升火箭的推重比,增强运载效率。
供应链:重塑航天制造的供应链模式
传统航天制造业供应链复杂且全球化,一台发动机需要来自世界各地数百家供应商的提供零件,且易受地缘政治、自然灾害等因素影响。3D打印技术通过分布式制造,其“数字库存”概念,即存储产品三维模型数据而非物理零件,可减少对传统库存的依赖,降低供应链中断风险,提高供应链的灵活性和稳定性。
倍丰SP600金属3D打印设备成为商业航天的生产利器
3D打印重新定义火箭尾喷管制造方式
火箭尾喷管作为发动机的关键组成部分,其制造技术直接影响火箭的整体性能。传统的尾喷管制造工艺复杂、周期长、成本高昂,且难以实现复杂内部结构的优化设计。金属 3D 打印技术的出现,为火箭尾喷管的制造带来了革命性的突破。
再生冷却夹层式喷管,是如今商业航天火箭发动机中的主流设计,该类型的喷管在外层壳体和内层耐高温壁之间,布满均匀分配至数百至上千条的细小通道。推进剂在喷入燃烧室之前,先进入喷管夹层内的流道充当冷却液,把喷管壁面的上千度高温带走,同时自己也完成预热,再进入燃烧室点火。这样既防止喷管被烧蚀,又提高了燃料利用效率,一举两得,实现热交换与推进剂能量回收。
此类型的尾喷管的制造难度极大,传统方法存在工序繁琐、工装及设备投入大、生产周期长、技术难度大等问题,且焊缝数量多,在高温高压及强振动环境下焊缝部位易出现开裂,轻则导致变形或冷却射流受影响,重则引发内壁烧蚀甚至发动机爆炸 。
168小时图纸变产品!倍丰赋能商业航天加速制造速度
倍丰智能使用 SP600 大型金属3D打印设备成功打印的再生冷却夹层式喷管构件,实现技术突破!该尾喷管尺寸达到400x400x600mm,打印时间长达到 168 小时,对打印稳定性要求极高!
倍丰SP600设备配备了 高效 6 激光系统,通过采用自研的多激光扫描策略和校准算法,精准地控制和规划多激光的扫描路径。动态搭接技术,在保证打印效率的同时,确保全幅面的一致性,避免了因激光搭接不当而导致的性能差异。
倍丰SP600设备内置倍丰自研全自动粉末循环系统,实现了粉末高效输送、智能回收和自动筛分,极大地提高了打印过程的连续性。在以往的生产中,粉末的补充和更换往往需要人工干预,这不仅耗时,还可能导致打印过程的中断,此外该套系统在全惰性气体保护下运行,大大提升生产安全性。
双向智能变速铺粉技术也是倍丰SP600设备打印高效的关键。与传统的单向铺粉相比,双向铺粉设计减少了刮刀无效的往复运动时间。此外,还能在铺粉过程中自动判断并调整铺粉速度,单层可节约 20% 的铺粉时间,在更大型的构件打印中,这种智能化的铺粉方式,将展现出更强大的打印效率。
综上所述,倍丰 SP600 通过其先进的技术配置和高效稳定的打印过程,成功实现168 小时内打印出复杂的火箭尾喷管,展示了金属 3D 打印在商业航天领域的应用场景和广阔市场前景,金属 3D 打印技术不仅能够为商业航天企业带来显著的经济效益,提高其市场竞争力,还能够推动航天技术的不断创新和发展,为人类探索太空提供更强大的技术支持和保障。
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