空间发射系统中3D打印技术的应用价值
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太空发射系统又叫空间发射系统(Space Launch System,以下简称SLS),是一种从航天飞机演变而来的超重型、极大推力运载火箭,由美国宇航局(NASA)设计,目标是在2019年底前将宇航员以及货物运往深空甚至火星。本期内容围绕该重型火箭的心脏—RS25火箭发动机展开。
冲上云霄
SLS 配备4台RS-25液氢液氧发动机和两个固体火箭助推器,可产生超过800万磅的推力,仅发动机点火测试,推力就已达到了额定推力的113%。虽然不懂,但是感觉很厉害。
RS-25火箭发动机
重型火箭本身就已经很重了,多一点重量意味着要花掉更多的钱,更何况特朗普已经宣布不想再给NASA更多money了。于是,为了减少没必要的支出,NASA决定采用3D打印!
可是3D打印的零件到底能不能上天?要是出问题那一下子可就要报废掉好几亿啊,谁能付得起这个责任!于是包括国内的院士专家们纷纷出来为3D打印站台:3D打印尤其是金属打印的零件当前的强度远远超过铸件并接近锻件,而且飞上天的零件只要让它能坚持完使用的那段时间不出问题就ok,这完全没问题啊!
很多零件只工作一会儿,坚持一下就过去了
NASA说干就干,联合洛克达因公司开始给火箭减重。RS-25发动机本身的零件超过7500个,他们采用3D打印制作了一些重要部件,其中就包括一个叫蓄能器的减震部件以及点火器部件,这些3D打印部件为发动机淘汰了100多个焊接点,成本降低了近35%,生产时间缩短了80%以上,感觉真的要上天了。
3D打印发动机部件优点
蓄能器是用来减少飞行过程中的引擎振动的部件,采用SLM工艺制作,使用的是Concept laser的M2打印机,焊点数量减少78%。点火器由铜合金和铬镍铁合金两种金属制造,采用的是DMG的激光沉积设备,使原来四个零件变成一个。
Concept laser2000R打印过程
DMG激光沉积
虽然打印出来了,但是不能上天,则需要无数次的测试。 NASA从2015年就开始了一系列的测试,最近一次是在今年2月21日完成,持续了260秒,结果当然是成功。
真担心会不会炸了
没炸,效果完美
RS-25火箭发动机的热燃烧测试含有迄今为止最大的3D打印组件,而且工程师计划在该发动机上增加近40个其他3D打印部件,此举将大幅降低重型火箭执行未来任务的成本。
NASA计划在2019年初同时测试四台RS-25发动机,也许在不久的将来,人类真的可以登上火星了。其实国内很多航天部件也已采用3D打印进行制造,希望未来能够展示。
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原文始发于微信公众号(3D打印技术参考):空间发射系统中3D打印技术的应用价值