追趕SpaceX，國產(chǎn)商用火箭制造商深藍航天使用華曙大尺寸金屬3D打印制造火箭

2022年可謂是中國航天領域碩果累累的一年，同時也是增材制造在全球航空航天領域的應用步入快車道飛速發(fā)展的一年。據(jù)南極熊了解，全世界至少有95,000家與太空有關(guān)的企業(yè)正在蓬勃發(fā)展。太空旅游運營商計劃在2025年首次升空，初創(chuàng)企業(yè)由于其強勁的增長而吸引了大量資金，其中就包括國產(chǎn)制造廠商——深藍航空。

深藍公司專注于可重復使用火箭的研發(fā)，已經(jīng)獲得了數(shù)億元的資金，并正在利用這些資金加速其火箭和引擎背后的制造過程。該公司擁有至少三個3D打印合作伙伴，自2016年成立以來就采用了增材制造的設計思維，甚至計劃到2024年在南通建立一個AM智能制造基地。

深藍公司利用金屬3D打印技術(shù)追趕SpaceX公司

深藍公司通常將其研發(fā)方法與SpaceX相比較，并一直在微調(diào)其3D打印研究的重點，這包括在2022年投資華曙 Technologies的大尺寸金屬系統(tǒng)FS621M，探索火箭發(fā)動機的創(chuàng)新制造解決方案。據(jù)悉，這家商業(yè)火箭制造商已經(jīng)開始使用華曙的金屬3D打印技術(shù)生產(chǎn)火箭發(fā)動機部件。

今年，深藍公司利用華曙的FS621M系統(tǒng)加強了其單件大尺寸火箭發(fā)動機燃燒室的批量生產(chǎn)。該公司透露，其增材制造的Inconel燃燒室高度為780毫米（30.7英寸），直徑為550毫米（21.7英寸）。雖然該航天公司描述了一些挑戰(zhàn)，如建造尺寸、功能集成和細節(jié)分辨率，但先進的增材制造工藝實現(xiàn)了許多創(chuàng)新，包括合并設計、輕質(zhì)晶格結(jié)構(gòu)和自支撐的幾何形狀。此外，其他火箭發(fā)動機的特點，如具有數(shù)百個內(nèi)部冷卻肋板和通道的復雜幾何形狀，被設計用來促進火箭發(fā)動機的燃燒效率。

△華曙高科公司的FS621M系統(tǒng)。圖片由深藍航空提供

在評論其最新的3D打印成就時，深藍航空的增材制造主管田彩蘭博士表示，作為火箭發(fā)動機的一個關(guān)鍵部件，燃燒室必須在熱和壓力的極端工作條件下達到所需的性能、效率和可靠性。

田博士指出："我們對華曙的FS621M系統(tǒng)所提供的高質(zhì)量、快速的生產(chǎn)速度和運行穩(wěn)定性完全信服。我們能夠提供明顯更輕、可重復性更高的產(chǎn)品，同時在功能測試中表現(xiàn)出更好的性能，這對于滿足航空航天工業(yè)的苛刻標準至關(guān)重要。"

作為中國首批將工業(yè)金屬3D打印技術(shù)用于關(guān)鍵部件工程的商業(yè)火箭制造商之一，深藍公司有能力以僅為傳統(tǒng)技術(shù)一小部分的成本制造部件。事實上，該品牌至少有85%的火箭發(fā)動機部件是使用金屬3D打印技術(shù)制造的，未來可能還會增加。

田彩蘭博士詳細介紹道："華曙的FS621M為我們提供了快速制造大型發(fā)動機部件的能力，這些部件具有輕量級設計、結(jié)構(gòu)集成、改進的性能和可靠性；與傳統(tǒng)技術(shù)相比，成本、勞動力和交貨時間只占一小部分。"

△由FS621M生產(chǎn)的火箭發(fā)動機燃燒室。圖片由深藍航空提供。

中國蓬勃發(fā)展的新空間3D打印場景

華曙高科自2009年以來一直在中國運營，被認為是國內(nèi)最知名的幾家粉末床熔融技術(shù)公司之一，后來該公司開始將業(yè)務拓展到歐洲和美國，并享有盛名。它的FS621M被設計為允許經(jīng)濟地生產(chǎn)超大的航空航天零件，與傳統(tǒng)的制造工藝相比，設計-驗證周期加快了80%。

深藍航空的火箭發(fā)動機制造技術(shù)在中國也是獨一無二的。其雷霆發(fā)動機系列--包括雷霆R1和R2--是全國首個通過3D打印工藝制造的液氧煤油發(fā)動機。2022年6月底，20噸推力的液氧煤油火箭發(fā)動機雷霆-R1完成了點火試驗，該發(fā)動機旨在為小批量生產(chǎn)的火箭提供高性能，同時又經(jīng)濟。

火箭發(fā)動機只是深藍公司技術(shù)系列的冰山一角。該公司還一直在開發(fā)被稱為 "星云-1 "的中型軌道運載火箭，它將由 "雷霆 "發(fā)動機提供動力，并將在2024年底完成其首次軌道發(fā)射-回收任務。

在不久的將來，深藍公司將繼續(xù)進行垂直起飛和垂直降落（VTVL），在高空進行發(fā)射測試，這將是繼去年10月之前成功的VTVL百米跳躍之后的又一次成功。