南極熊導讀:商業(yè)航天中的火箭發(fā)動機等核心部件,已經(jīng)大量應用金屬3D打印技術。
隨著全球航天技術的飛速發(fā)展,特別是商業(yè)航天產(chǎn)業(yè)的崛起,對火箭發(fā)動機的性能、可靠性及成本控制提出了前所未有的高要求。3D打印技術在商業(yè)航天中展現(xiàn)出巨大的應用潛力,有望從根本上改變傳統(tǒng)制造模式,推動火箭發(fā)動機技術的革新。
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金屬3D打印正成為行業(yè)新標配
制造成本:實現(xiàn)“省錢”與“提效”的雙贏
制造成本是商業(yè)航天的關鍵瓶頸。金屬3D打印通過簡化流程、減少浪費和省去模具,把材料利用率提升到90%以上,此外3D打印技術將零件多合成一成為可能,大大減少了零件數(shù)量和裝配工序,這將使得提供更具競爭力的發(fā)射報價,吸引更多客戶,實現(xiàn)商業(yè)成功。
輕量化與運力:為航天器“減重”賦能
在航天領域航天器重量關乎運力,每一克都很關鍵。金屬3D打印結(jié)合拓撲優(yōu)化,能在保證強度的同時讓部件輕30%甚至更多,減輕發(fā)動機重量,提升火箭的推重比,增強運載效率。
供應鏈:重塑航天制造的供應鏈模式
傳統(tǒng)航天制造業(yè)供應鏈復雜且全球化,一臺發(fā)動機需要來自世界各地數(shù)百家供應商的提供零件,且易受地緣政治、自然災害等因素影響。3D打印技術通過分布式制造,其“數(shù)字庫存”概念,即存儲產(chǎn)品三維模型數(shù)據(jù)而非物理零件,可減少對傳統(tǒng)庫存的依賴,降低供應鏈中斷風險,提高供應鏈的靈活性和穩(wěn)定性。
倍豐SP600金屬3D打印設備成為商業(yè)航天的生產(chǎn)利器
3D打印重新定義火箭尾噴管制造方式
火箭尾噴管作為發(fā)動機的關鍵組成部分,其制造技術直接影響火箭的整體性能。傳統(tǒng)的尾噴管制造工藝復雜、周期長、成本高昂,且難以實現(xiàn)復雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計。金屬 3D 打印技術的出現(xiàn),為火箭尾噴管的制造帶來了革命性的突破。
再生冷卻夾層式噴管,是如今商業(yè)航天火箭發(fā)動機中的主流設計,該類型的噴管在外層殼體和內(nèi)層耐高溫壁之間,布滿均勻分配至數(shù)百至上千條的細小通道。推進劑在噴入燃燒室之前,先進入噴管夾層內(nèi)的流道充當冷卻液,把噴管壁面的上千度高溫帶走,同時自己也完成預熱,再進入燃燒室點火。這樣既防止噴管被燒蝕,又提高了燃料利用效率,一舉兩得,實現(xiàn)熱交換與推進劑能量回收。
此類型的尾噴管的制造難度極大,傳統(tǒng)方法存在工序繁瑣、工裝及設備投入大、生產(chǎn)周期長、技術難度大等問題,且焊縫數(shù)量多,在高溫高壓及強振動環(huán)境下焊縫部位易出現(xiàn)開裂,輕則導致變形或冷卻射流受影響,重則引發(fā)內(nèi)壁燒蝕甚至發(fā)動機爆炸 。
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168小時圖紙變產(chǎn)品!倍豐賦能商業(yè)航天加速制造速度
倍豐智能使用 SP600 大型金屬3D打印設備成功打印的再生冷卻夾層式噴管構(gòu)件,實現(xiàn)技術突破!該尾噴管尺寸達到400x400x600mm,打印時間長達到 168 小時,對打印穩(wěn)定性要求極高!
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倍豐SP600設備配備了 高效 6 激光系統(tǒng),通過采用自研的多激光掃描策略和校準算法,精準地控制和規(guī)劃多激光的掃描路徑。動態(tài)搭接技術,在保證打印效率的同時,確保全幅面的一致性,避免了因激光搭接不當而導致的性能差異。
倍豐SP600設備內(nèi)置倍豐自研全自動粉末循環(huán)系統(tǒng),實現(xiàn)了粉末高效輸送、智能回收和自動篩分,極大地提高了打印過程的連續(xù)性。在以往的生產(chǎn)中,粉末的補充和更換往往需要人工干預,這不僅耗時,還可能導致打印過程的中斷,此外該套系統(tǒng)在全惰性氣體保護下運行,大大提升生產(chǎn)安全性。
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雙向智能變速鋪粉技術也是倍豐SP600設備打印高效的關鍵。與傳統(tǒng)的單向鋪粉相比,雙向鋪粉設計減少了刮刀無效的往復運動時間。此外,還能在鋪粉過程中自動判斷并調(diào)整鋪粉速度,單層可節(jié)約 20% 的鋪粉時間,在更大型的構(gòu)件打印中,這種智能化的鋪粉方式,將展現(xiàn)出更強大的打印效率。
綜上所述,倍豐 SP600 通過其先進的技術配置和高效穩(wěn)定的打印過程,成功實現(xiàn)168 小時內(nèi)打印出復雜的火箭尾噴管,展示了金屬 3D 打印在商業(yè)航天領域的應用場景和廣闊市場前景,金屬 3D 打印技術不僅能夠為商業(yè)航天企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益,提高其市場競爭力,還能夠推動航天技術的不斷創(chuàng)新和發(fā)展,為人類探索太空提供更強大的技術支持和保障。
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