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軍工航天新聞

3D打印火箭升空 人類在航天探索中邁出的一個裏程碑

2023-04-28 我要評論(0 )   

3月22日全球首枚3D打印火箭“人族一號” (Terran 1)從(cong) 佛羅裏達州卡納維爾角發射並成功點火升空,一級工作正常,但在進入近地軌道時末級出現分離異常,未能進入預定軌...

3月22日全球首枚3D打印火箭“人族一號” (Terran 1)從(cong) 佛羅裏達州卡納維爾角發射並成功點火升空,一級工作正常,但在進入近地軌道時末級出現分離異常,未能進入預定軌道,最終墜入大西洋。


盡管沒能最終發射成功,但這也為(wei) 市場傳(chuan) 遞出一些積極的信號,整個(ge) 過程中火箭的結構性保持完好,承受住了太空中複雜嚴(yan) 峻的考驗,以證明3D打印火箭升空的可能性,是人類在航天探索中邁出的一個(ge) 裏程碑。


據報道稱,Terran 1包括9台發動機及火箭結構的85%部件均由3D打印製造完成。火箭的推進劑采用液氧(LOX)和液化天然氣(LNG)則代表了正在向使用甲烷作為(wei) 推進劑的過渡,未來將用於(yu) 火星的發射工程。

不容小覷的3D打印技術

提升研發效率,縮短時間成本

3D打印造火箭,60天造一枚!

1

航天航空業(ye) 中高度複雜的部件通常由分批製造的多個(ge) 零件完成組裝,而3D打印無需研發零件製造過程中使用的模具,可以創建複雜的零件結構,再一體(ti) 打印出來,讓高性能金屬零部件,尤其是高性能大構建的製造流程大幅縮短。Terran 1火箭的建造由原料到成品僅(jin) 花費了60天。

增加材料使用率,有效降低製造成本

2

航天航空製造中的關(guan) 鍵零部件均需使用價(jia) 格高昂的戰略材料,如鈦和鎳等貴金屬。傳(chuan) 統製造方法材料使用率僅(jin) 為(wei) 12:1-25:1,材料的極大浪費意味著程序的複雜和生產(chan) 的長周期,如果是難以加工的技術零件,製造周期更是大幅增加,進而導致製造成本的增加。


從(cong) 技術優(you) 勢上來講,3D打印技術簡化了複雜零件結構,節省了近100倍的零件數量,從(cong) 而提升了火箭的製造效率,同時節省了製造成本。從(cong) 前製造一枚火箭的時間成本是以“年”來計算的,而現在可以在2個(ge) 月內(nei) “打印”出一枚火箭。

零件合並重構,減輕自身重量

3

除了空氣動力學和發動機性能,重量是航天航空裝備中一個(ge) 重要的考量因素。減重不僅(jin) 意味著可以增加飛行裝備在飛行過程中的操縱靈活度,還可以顯著減少其二氧化碳排放,節省燃料的消耗,提升載荷,從(cong) 而降低飛行成本。

3D打印技術可以優(you) 化複雜的零件構造,在短時間內(nei) 將複雜的物理對象化繁為(wei) 簡,是製造輕量級零件的理想工藝。根據計算,飛機重量每減少1磅,航空公司每年節省的燃油達11,000加侖(lun) 。此外,部件的重構也使得零件的應力使用合理分布,在減少疲勞裂紋增加使用壽命的同時也簡化了後期的維護過程。

增材製造,3D打印及粉末冶金行業(ye) 風向標"Formnext+PM South China"展會(hui) 將於(yu) 2023年8月29-31日回歸深圳,暌違兩(liang) 年再度啟動,與(yu) 您共同見證3D打印的變革發展,破局3D打印技術在航天航空的發展瓶頸,探討3D打印的未來趨勢。


中體(ti) 新材

展位號:B61


中體(ti) 新材取得新的技術突破,進一步改善高溫霧化技術,推出一係列3D打印銅合金材料,規格包括高導電性、高導熱性、高強度的GrCop-42、GrCop-84、CuZrCr等,主要應用於(yu) 航空航天,核工業(ye) 等領域。

優(you) 勢:

·衛星粉少, 球形度高,球形度>90%

·流動性好,霍爾流速 約50s/50g

·氧氮含量低,氧<200ppm;氮<200ppm

·鬆裝密度高,>1.45g/cm3

有效解決(jue) 鋁合金粉末流動性差,打印效果不理想,成本過高等問題,可大規模應用於(yu) 輕量化領域,助力3D金屬打印產(chan) 業(ye) 化發展。

雙恩智能

展位號:B110


(AF380雙激光金屬3D打印機)


(渦輪葉片-切割版)

蘇州雙恩智能科技的激光金屬3D打印機在航空航天產(chan) 業(ye) 有著廣泛的應用。航空航天行業(ye) 對零件精度、耐用性和輕量化的要求非常高,而激光金屬3D打印技術可以有效地滿足這些要求。激光金屬3D打印機可以在航空航天行業(ye) 中應用於(yu) 製造複雜零件、輕量化構件和衛星部件,提高產(chan) 品性能和生產(chan) 效率。

·製造航空發動機零件:航空發動機的零件需要具有高強度、高溫度和高耐磨性能。激光金屬3D打印技術可以製造出具有複雜形狀和優(you) 異性能的零件,例如葉輪、噴嘴等。

·製造航空器構件:激光金屬3D打印技術可以製造出輕量化的航空器構件,如航空器結構件、支撐件等。這些構件可以降低飛機重量,提高燃油效率,減少碳排放。

·大數據結構:蘇州雙恩的3D打印機可以讀取和打印超大數據結構的文件,這樣不僅(jin) 可以提高生產(chan) 效率,還可以減少零部件之間的接縫,從(cong) 而提高產(chan) 品的可靠性和耐久性。

江蘇金物

展位號:C37

江蘇金物新材料有限公司(金物新材)是以球形金屬粉末的生產(chan) 製造為(wei) 主的高新技術企業(ye) ,生產(chan) 包括鈦合金、難熔金屬等在內(nei) 的優(you) 質球形粉末產(chan) 品,為(wei) 增材製造,金屬注射成型等行業(ye) 提供優(you) 質原料。



製粉設備

聯合氣霧化(IPCA)是金物新材專(zhuan) 有的氣霧化粉末製備技術,利用高頻感應預熱與(yu) 射頻等離子體(ti) 高溫加熱相結合,可以有效地改善金屬熔體(ti) 的溫度控製,氣體(ti) 霧化獲得的粉末具有更好的球形度和低孔隙率。使用高純度氬霧化粉末,確保低氧和氮含量。


IPCA製備的粉體(ti) 流動性好、球型度高、孔隙率低,普遍適用於(yu) 增材製造、金屬注射成型、熱等靜壓、熱噴塗等。尤其對於(yu) 強度高、剛性好、質輕的零部件,粉末原料的品質與(yu) 產(chan) 品最終性能密切相關(guan) 。結合AS9100D質量體(ti) 係的有效運行,金物新材對生產(chan) 過程的每個(ge) 環節嚴(yan) 格管控,力求生產(chan) 行業(ye) 最高規格品質的鈦合金球形粉末。更適合於(yu) 飛機發動機構件、結構框架件、航天器壓力容器、載人飛船板材焊接件等的高標準要求。

有研增材

展位號:A40


(有研增材)

目前,鋁合金粉末材料還存在如流動性較差、空心粉率高、鬆裝密度低、粉末表麵衛星球較多等問題,並且隨著增材製造裝備向大型化、多激光方向發展,對鋁基合金粉末材料提出了更高的要求。為(wei) 此,有研增材推出了高流動性鋁合金粉末材料,粉末球形度高(>95%)、流動性好(60s/50g),鬆裝/振實密度分別達到1.45和1.70 g/cm3,同時,空心粉率控製在0.3%以內(nei) 。目前該高流動性鋁合金粉末產(chan) 品已在航空航天、汽車等領域獲批量應用。



(有研增材)

高導電性和導熱性使銅合金成為(wei) 製備具有高傳(chuan) 熱能力的零部件的最佳材料。針對火箭發動機、散熱器、汽車製造等領域對高強、高導銅合金的需求,開展基於(yu) 高強高導銅合金的成分設計、粉末材料製備等研製,開發出增材製造用高純度、高球形度的銅及銅合金粉末材料(Cu、CuSn、CuCrZr、CuNiSiCr),具有氧含量低,流動性好,鬆裝密度高等顯著特點。

AMESOS 阿密斯

展位號:B87


Blade1/ Blade 1 Pro高速打印機係列


BladeMate高速打印線材係列

Blade 1係列高速打印機支持多種適用於(yu) 航空航天的高性能材料:如PAHT-CF,PET-CF, PETG-GF等。為(wei) 了確保電路板沒有損傷(shang) ,材料需要確保有一定彈性。最終Amesos mfg根據客戶需求,在眾(zhong) 多BladeMate高速材料中遴選出PETG來生產(chan) 此次零件。BladeMate PETG具有很好的彈性和耐久性,可以保持零件的形狀,同時又能夠承受一定的壓力和擠壓力。它還可以抵抗高溫和紫外線的影響,確保電路板的長期穩定性和可靠性。

·個(ge) 性化設計:按需設計,快速製造出特定形狀和結構的零件

·精度和質量控製:減少由於(yu) 製造過程中的誤差導致的質量問題與(yu) 零件損壞

·生產(chan) 效率提升:短時間內(nei) 製造出複雜的零件,縮短交付周期

諾雅光電

展位號:A45


SCANahead –創新的掃描振鏡控製

為(wei) 基於(yu) 粉末的3D打印提供了最大的組件設計靈活性。增材製造使現代輕型結構的製造成為(wei) 可能,例如用於(yu) 汽車和航空航天工業(ye) 3D打印的工業(ye) 激光處理係統長期以來一直使用SCANLAB掃描係統,SCANLAB掃描係統高速精確的引導聚焦的激光束穿過粉末床,從(cong) 而完成激光選區熔化成形。

SCANahead Control在3D打印方麵的優(you) 勢

·通過顯著縮短加速時間提高生產(chan) 率

·需更改工藝參數即可縮短工藝時間

·通用調諧確保最大程度的用戶友好性——無需延遲調整!

·得益於(yu) 最新的數字編碼器技術,可實現最高精度(輪廓保真度)和長期穩定性——即使是具有挑戰性的掃描作業(ye)

升華三維

展位號:B71


升華三維製備的高溫合金火箭燃燒室


上海矽酸鹽研究所利用升華三維UPS-556成功製備的碳化矽陶瓷空間反射鏡元件


升華三維鎢合金3D打印航空結構件

升華三維致力於(yu) 金屬/陶瓷間接3D打印技術的推廣及應用。采用獨創的“3D打印+粉末冶金”相結合的間接3D打印技術,可實現特種金屬/陶瓷材料高度複雜結構、大尺寸、一體(ti) 化無模成型,再結合粉末冶金的脫脂燒結工藝獲得最終的高性能產(chan) 品製造。為(wei) 科研教育、工業(ye) 製造、航天航空、軍(jun) 事國防、生物醫療、汽車、模具製造、新能源等應用領域提供高價(jia) 值服務。

展商與(yu) 產(chan) 品信息持續更新中

2023年8月29至31日

深圳國際會(hui) 展中心

(寶安新館)

與(yu) 您共同見證3D打印的變革發展



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