SpaceX要使用3D打印技術(shù)進行星際殖民
空軍將軍特倫斯·奧肖內(nèi)西(Terrence O’Shaughnessy)甚至表示,埃隆·馬斯克(Elon Musk)的SpaceX可能已經(jīng)完全改變了使用太空衛(wèi)星的能力,甚至對美國造成了威脅。是的,他實際上說過,SpaceX一次發(fā)射了60顆小衛(wèi)星。

Dragon到達國際空間站
事實是,無論是用月塵或火星沙建造基地,將生物打印機帶入太空,還是實際將首批載人飛行任務帶上3D打印功能的紅色星球,這項新的太空競賽都將建造下一代可定制產(chǎn)品在太空和地球上使用,SpaceX處于領(lǐng)先地位。
據(jù)摩根士丹利(Morgan Stanley)估計,到2040年,全球航天產(chǎn)業(yè)的收入將超過3,500億美元,超過1萬億美元,而SpaceX可能是該產(chǎn)業(yè)最大的參與者之一。 SpaceX與競爭對手Blue Origin,Slingshot Aerospace,Rocket Lab和Relativity Space一起籌集了數(shù)十億美元的資金,用于制造星際發(fā)射的新火箭。
“通過3D打印,可以以傳統(tǒng)制造方法的一小部分成本和時間就能制造出堅固而高性能的發(fā)動機零件,” SpaceX首席設計師兼首席執(zhí)行官馬斯克(Musk)在2014年宣布完成對SuperDraco推進器的開發(fā)設計,該發(fā)動機將為Dragon V2航天器的發(fā)射逃生系統(tǒng)提供動力,并使該運載器能夠精確地推進到地球或其他行星上著陸,并且成為第一款能夠完全飛行的全印刷火箭發(fā)動機。

從佛羅里達的卡納維拉爾角空軍基地發(fā)射的60顆Starlink衛(wèi)星的3D打印火箭
“ SpaceX正在推動21世紀增材制造的極限,最終使我們的火箭比以往任何時候都更加高效,可靠和強大。”馬斯克表示。可以使用3D打印來創(chuàng)建高性能的火箭零件,并提供相對于傳統(tǒng)制造方法的改進。 SpaceX正在推動增材制造的極限,以期使Falcon 9火箭和Dragon飛船比以往任何時候都更加可靠,強大和高效。2014年,SpaceX推出了Falcon 9火箭,該火箭具有3D打印的主氧化閥(MOV)主體,是九個Merlin 1D引擎之一。據(jù)該公司稱,該任務標志著SpaceX首次飛行的3D打印部件,該閥門在低溫溫度和高振動條件下使用高壓液氧成功運行。

在啟動Arabsat-6A衛(wèi)星任務期間,SpaceX的Merlin發(fā)動機
SpaceX聲稱,與傳統(tǒng)的鑄造零件相比,印刷閥體具有卓越的強度,延展性和抗斷裂性,并且材料特性的可變性較低。和以月為單位的典型鑄造周期相比,MOV全身的印刷時間不到兩天。此后,該閥門廣泛的進行了測試計劃(包括嚴格的發(fā)動機點火,組件級鑒定測試和材料測試)使印刷的MOV閥體可以在以后的所有Falcon 9火箭上與鑄件互換飛行。
SuperDraco引擎
SpaceX的SuperDraco推進器是該公司如何進行3D打印實驗的另一個很好的例子,它是100%3D打印的。該發(fā)動機為Dragon太空船的發(fā)射逃生系統(tǒng)提供動力,并使該運載器能夠以精確的精度推進降落在地球上(并可能在未來的另一個星球上降落)。它使用最先進的直接金屬激光燒結(jié)(DMLS,粉末床熔合)制造,腔室經(jīng)過再生冷卻,并印制在Inconel中,Inconel是一種高性能合金,具有高強度和韌性,可提高可靠性。SpaceX一直致力于將人類帶入火星,這意味著他們正在建造可重復使用的發(fā)射系統(tǒng),即星艦飛船。它將由Raptor發(fā)動機提供動力,這是有史以來重量最大的發(fā)動機,也是首批使用甲烷的發(fā)動機,設計可重復使用1000次。根據(jù)SpaceX的說法,制造過程包括許多3D打印零件,從而可以降低成本并使更輕的零件生產(chǎn)成為可能。印刷的組件包括推進劑閥,渦輪泵零件和噴射器系統(tǒng)的零件。
該公司面臨的一些主要挑戰(zhàn)從制造輕型宇宙飛船到高效的引擎。在這方面,3D打印可以大大降低生產(chǎn)成本,并提高發(fā)動機的推力重量比,因為它可以生產(chǎn)傳統(tǒng)方法無法實現(xiàn)的更輕的零件。 3D打印引擎組件的另一個額外優(yōu)勢是設計更改的速度更快,與幾周甚至幾個月的時間相比,它使團隊在迭代過程中更快地實現(xiàn)所需的輸出。
SpaceX的埃隆·馬斯克(Elon Musk)和準備發(fā)射新的Raptor火箭發(fā)動機(來源:埃隆·馬斯克(Twitter)
多年以來,SpaceX一直在評估3D打印的好處,并完善開發(fā)飛行硬件所需的技術(shù),在此過程中取得了一些重大成功,甚至與其他公司合作將3D打印系統(tǒng)的功能推向了軌道。在過去的十年中,隨著增材制造行業(yè)的發(fā)展,我們期望該公司將繼續(xù)將這項技術(shù)發(fā)揚光大,也許在將來,我們可以乘坐3D打印星際飛船遨游太空,而這正是SpaceX努力的方向。
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