作為(wei) 一名太空迷兼3D打印愛好者,看到3D打印材料在火箭領域的應用快速地擴散是非常令人愉悅的。諸如SpaceX這樣的公司已經在測試金屬3D打印的火箭發動機部件;飛船設計師和工程師們(men) 也已經開始在原型中大量使用3D打印的部件。不過,您可能依然想不到的是,得益於(yu) 3D打印材料技術的不斷進步,企業(ye) 現在已經能夠使用FDM 3D打印機打印火箭的功能部件了。
United Launch Alliance(ULA)是一家運載火箭的設計製造商,ULA的火箭最近50年來已經將價(jia) 值數十億(yi) 美元的衛星、NASA飛船和空軍(jun) 航天器送進太空。據了解,最初ULA一次火箭發射任務的起價(jia) 是1.65億(yi) 美元。而如今隨著太空飛行活動的日益頻繁,客戶們(men) 越來越多地需要一次性火箭幫助自己的設備進入軌道,為(wei) 了招攬更多的生意,ULA正準備大幅削減發射價(jia) 格。但是,價(jia) 格下來了,功能和質量卻不能下來,因為(wei) 把一顆重達
“一般來說火箭發射任務的要求極為(wei) 苛刻。發射的火箭必須承受極端的壓力、重力、速度、震動,以及極冷極熱條件。”Stratasys公司副總裁兼增材製造行業(ye) 解決(jue) 方案總經理Rich Garrity說。
但當ULA從(cong) Stratasys公司購買(mai) 了兩(liang) 台大型Fortus 900mc 3D生產(chan) 係統之後,該公司的成本削減行動開始了。Fortus 900mc一開始被用於(yu) 製造原型和模具,但作業(ye) 團隊很快就開始使用它來維修宇宙神-5(Atlas V)火箭環境控製係統的管道。這個(ge) 管道係統負責在火箭發射時將氮送入火箭助推器,是火箭的一個(ge) 關(guan) 鍵零部件。
宇宙神-5中以前使用的管道係統裏包括了140個(ge) 不同的金屬部件,但在改用Fortus 900mc 3D打印機和ULTEM 9085 FDM熱塑性材料製造之後,他們(men) 成功地將總部件數減少到隻有16個(ge) 。這不僅(jin) 顯著縮減了安裝時間,而且零部件成本也降低了57%。
“ULTEM 9085能夠在很大的溫度範圍內(nei) 保持高強度。我們(men) 所做的測試表明,它能夠承受溫度從(cong) 低溫一路升至極熱。而它的堅固,足以應付發射升空和飛行時的震動和壓力。我們(men) 非常滿意它的表現。”ULA的增材製造項目經理Greg Arend。
ULTEM熱塑性打印材料係列產(chan) 品是Stratasys公司專(zhuan) 門為(wei) 航空航天、汽車和軍(jun) 事應用開發的。該材料可以抵抗溫度的極端變化,從(cong) 高溫直降到零度以下也不會(hui) 使其的屬性受到破壞、改變或者變形。由於(yu) 它具有非常出色的強度—重量比,所以是用來減輕大型運載工具重量的理想材料。
“目前,3D打印應用數量在我們(men) 的運載工具飛行任務中出現了指數級增長,而且我們(men) 打算在最新的Vulcan火箭中更多地使用它。” Arend繼續說。
ULA預計,他們(men) 下一代的宇宙神火箭中將有超過100個(ge) 零部件是3D打印的。
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