零件內(nèi)部百余條冷卻流道，深藍(lán)航天3D打印發(fā)動(dòng)機(jī)推力室長(zhǎng)程試車成功
發(fā)布時(shí)間：
2023-01-11 12:43
摩根士丹利(Morgan Stanley)估計(jì)，到 2040年，全球航天產(chǎn)業(yè)的收入將從目前的 3,500億美元發(fā)展到超過(guò)1萬(wàn)億美元的市場(chǎng)規(guī)模。
關(guān)于3D打印對(duì)火箭制造行業(yè)的革新作用， SpaceX首席設(shè)計(jì)師兼首席執(zhí)行官馬斯克有著精辟的觀點(diǎn)：通過(guò)3D打印，可以以傳統(tǒng)制造方法的一小部分成本和時(shí)間就能制造出堅(jiān)固且高性能的發(fā)動(dòng)機(jī)零件。
近日，中國(guó)的深藍(lán)航天液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)再次進(jìn)行了推力室長(zhǎng)程試車，取得圓滿成功。在推力性能方面，深藍(lán)航天對(duì)主要功能部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，大量采用3D打印工藝，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)液氧煤油火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力室效率從95%到99%的技術(shù)跨越，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。
來(lái)源：深藍(lán)航天
降低成本提升質(zhì)量
深藍(lán)航天液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)采用了可重復(fù)使用的火炬點(diǎn)火裝置取代傳統(tǒng)的一次性火藥點(diǎn)火器進(jìn)行推理室點(diǎn)火行動(dòng)，在發(fā)動(dòng)機(jī)多次起動(dòng)上取得了重大進(jìn)展。
來(lái)源：深藍(lán)航天
鉑力特承擔(dān)了此次試車發(fā)動(dòng)機(jī)噴注器殼體和推力室身部?jī)蓚€(gè)零件的金屬3D打印工作。
發(fā)動(dòng)機(jī)噴注器殼體和推力室身部均為航天發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件，使用環(huán)境苛刻，零件內(nèi)部有百余條冷卻流道，使用傳統(tǒng)工藝銑削&焊接工藝不僅制造周期長(zhǎng)、成本高，零件性能也難以得到保證。
使用鉑力特金屬增材制造設(shè)備BLT-S310整體打印零件，可在打印過(guò)程中嚴(yán)格控制工藝，保證零件外形尺寸、流道精度及粗糙度均滿足使用要求，同時(shí)零件加工周期縮短至2-3周;使用金屬3D打印技術(shù)生產(chǎn)的零件在迭代更新方面的優(yōu)勢(shì)也非常明顯，可將產(chǎn)品“設(shè)計(jì)-試驗(yàn)-改進(jìn)”的周期縮減80%以上，幫助應(yīng)用端實(shí)現(xiàn)快速研發(fā)。
此次完成零件打印工作的BLT-S310設(shè)備是鉑力特面向航天、航空、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等高端應(yīng)用，持續(xù)更新升級(jí)的專業(yè)金屬3D打印高端裝備。BLT-S310設(shè)備通過(guò)CE認(rèn)證、ATEX防爆評(píng)估及FDA激光安全注冊(cè)，最大成形尺寸為250mm*250mm*400mm，掃描速度可達(dá)7m/s，分層厚度最小僅20μm，成形速度25cm3/h，可打印鈦合金、鋁合金、高溫合金、鈷鉻合金、不銹鋼、高強(qiáng)鋼、模具鋼等多種金屬粉末。
“輕量化”、“高強(qiáng)度”、“高性能”及“復(fù)雜零件集成化”一直是航空航天零部件制造和研發(fā)的主要目標(biāo)。鉑力特在航天領(lǐng)域的應(yīng)用已深耕多年，除了BLT-S310設(shè)備，鉑力特BLT-S500、BLT-S600設(shè)備解決了大尺寸、復(fù)雜形態(tài)零件的一體打印問(wèn)題。此外，鉑力特針對(duì)航空航天應(yīng)用開(kāi)發(fā)的鈦合金粉末、新材料參數(shù)等也為創(chuàng)新設(shè)計(jì)工程師提供了更多逐夢(mèng)藍(lán)天和未知星球的可能。
鉑力特打造完整的工藝鏈，以高質(zhì)量、全方位的后處理和檢驗(yàn)檢測(cè)工序?yàn)楹娇蘸教斓取案呔狻鳖I(lǐng)域應(yīng)用保駕護(hù)航來(lái)源：鉑力特
3D科學(xué)谷Review
金屬3D打印已經(jīng)成為航空和航空航天領(lǐng)域的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，因?yàn)樗膬?yōu)勢(shì)與該行業(yè)的關(guān)鍵需求保持一致，包括減輕重量、節(jié)省燃料、提高運(yùn)營(yíng)效率、部件整合、加速上市時(shí)間和減少對(duì)零部件的存儲(chǔ)要求。
關(guān)于3D打印在航天發(fā)動(dòng)機(jī)制造中的應(yīng)用，3D科學(xué)谷曾發(fā)布過(guò)《3D打印與航天制造業(yè)白皮書(shū)》。3D打印可以將原本通過(guò)多個(gè)構(gòu)件組合的零件進(jìn)行一體化打印，這樣不僅實(shí)現(xiàn)了零件的整體化結(jié)構(gòu)，避免了原始多個(gè)零件組合時(shí)存在的連接結(jié)構(gòu)(法蘭、焊縫等)，也可以幫助設(shè)計(jì)者突破束縛實(shí)現(xiàn)功能最優(yōu)化設(shè)計(jì)。一體化結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)除了帶來(lái)輕量化的優(yōu)勢(shì)，減少組裝的需求也為企業(yè)提升生產(chǎn)效益打開(kāi)了可行性空間。
由此出發(fā)，3D打印開(kāi)啟了下一代經(jīng)濟(jì)性的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)制造之路。3D打印對(duì)于火箭的制造是顛覆性的，這體現(xiàn)在從設(shè)計(jì)到供應(yīng)鏈和庫(kù)存管理，再到質(zhì)量控制等各個(gè)環(huán)節(jié)。
使用激光選區(qū)熔化技術(shù)時(shí)，冷卻管道將直接作為設(shè)計(jì)中的一部分，并在同一生產(chǎn)過(guò)程中與整個(gè)腔體一起成型。這是3D打印應(yīng)用到推力室的魅力之處。
根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)研究，美國(guó)航天局NASA 在銅質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)襯3D打印方面也取得了突破，打印材料為GRCo-84銅合金，它是在NASA在俄亥俄州的Glenn研究中心開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種銅合金，打印工藝也是選區(qū)激光熔化3D打印技術(shù)。這個(gè)銅合金燃燒室零部件內(nèi)外壁之間具有200多個(gè)復(fù)雜的通道，制造這些微小的、具有復(fù)雜幾何形狀的內(nèi)部通道，即使對(duì)增材制造技術(shù)來(lái)說(shuō)也是一大挑戰(zhàn)。
針對(duì)銅金屬在航天發(fā)動(dòng)機(jī)零件越來(lái)越多的應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)，西安鉑力特已研制出針對(duì)難熔金屬和高導(dǎo)熱、高反射金屬的3D打印工藝，突破了銅材料的激光成形技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜流道的銅材料制造工藝，成功制備出復(fù)雜的3D打印銅合金零件。
3D科學(xué)谷看到，在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，設(shè)計(jì)、工藝(3D打印工藝與后處理工藝)、材料的優(yōu)化結(jié)合，開(kāi)啟了下一代火箭的制造模式。正如鉑力特所倡導(dǎo)的“讓制造更簡(jiǎn)單，世界更美好”，這一切才剛剛開(kāi)始。（來(lái)源：3D科學(xué)谷）
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