少即是多!一场3D打印驱动的“减法”,正在引爆中国火箭产能-3D打印技术参考    

少即是多!一场3D打印驱动的“减法”,正在引爆中国火箭产能

                   

2025年9月19日,央视报道了蓝箭航天百吨级“天鹊”系列发动机的阶段性成果——其生产周期已从“十四五”初期的五年生产一百台,提速至如今的一年就能生产一百台。这不仅标志着我国火箭发动机生产效率的又一次提升,更是我国航天动力系统综合实力的充分印证。

规模化量产为何意义重大?

众所周知,航天制造产业本身具有生产周期长、成本高、工艺复杂等特点。一枚火箭发动机的制造需经过研发、设计、制造、反复测试等多个繁琐复杂的流程。因此,百吨级火箭发动机的规模化量产,意义深远。

对行业而言,它带来了更强大的运力系统、更稳定的发动机供应,全面保证了重载荷、高频次、高性能发射任务的顺利完成,同时显著降低了单次发射成本,可实现资源优化配置,达到降本增效的目的。

对日常生活而言,火箭发动机稳定充裕的供应链,保证了火箭发射的频次和质量,从而加速卫星互联网的大规模组网和全球无缝覆盖。这意味着在不久的将来,无论在飞机上、航海中,还是在无人区、深山里,甚至是世界的任何一个角落,我们都能享受到稳定、高速的网络服务信号,实现真正意义上的全球通信、导航、远程协作的“无盲点”覆盖。

3D打印攻克传统制造瓶颈的钥匙

传统发动机的零件数量动辄成千上万,零件之间的组装通常采用焊接、铆接、螺栓连接等多种方式。这种方案导致的问题就在于制造流程长、误差累积大、质量隐患多、重量增加多等等。而且部分零件还存在结构复杂、材料加工难的问题,对技艺高超的工人依赖度也极大。等等诸多因素,造成制造火箭发动机的门槛极高。

不得不说,3D打印技术的出现直接加速了商业航天的发展。这场革命由SpaceX引领,国内外但凡从事该领域的商业航天企业,无一例外都已经将3D打印技术直接纳入设计、测试与最终制造。十年前那些关于3D打印制造质量的话题讨论,早已一去不复返,取而代之的是哪一家的3D打印占比更高。

3D打印技术的应用让传统制造面临的困境“迎刃而解”。在零件制造上,3D打印能用最少的材料实现相同结构的性能,减少了昂贵材料的消耗;除此之外,3D打印复杂结构、一体化制造的特点,让零件大量整合,极大减少数量,使发动机结构极度简洁,减少了对极高技艺工人的需求度,减少了隐患;进一步的,这种生产特点减少了发动机组装生产环节,提升了制造效率,更进一步降低了制造成本,同时在规模化量产中保证了发动机性能的一致性。

实践见证天鹊12B的脱胎换骨

3D打印技术参考注意到,蓝箭航天创始人在2024年底的一次采访中表示,该公司3D打印部组件已形成从设计到打印端的闭环。根据公开资料,蓝箭航天目前拥有三个系列的火箭发动机,分别为:

天鹊12A:成熟的80吨级液氧甲烷发动机,已完成多次飞行验证。

天鹊12B:百吨级推力产品,正处于高频试车与批量交付阶段。

蓝焱(BF):220吨级全流量补燃循环发动机,已完成30余次试车。

天鹊12B由天鹊12A发展而来,单从外观上看,a系列发动机纵横交错的各种小管路在b系列发动机上大幅度减少。为了达到设计指标,研发团队在继承原有架构的基础上。对发动机进行了系统性技术迭代,实现了从内到外的脱胎换骨。

天鹊12B发动机将直接服务于朱雀三号火箭未来的动力需求,要达到全箭飞行20次的指标,因此在推力、可回收、可重复使用性等方面全面超越天鹊12A。

为了满足这些目标,研发团队在旧型号基础上大量使用了新理念和新工艺。实现结构减重和功能优化。3D打印技术参考注意到,天鹊12B发动机3D打印的零件占比已达到70%以上,取消的零件数量达到了30%。该公司工程师指出,3D打印技术的重要特点是非常快,而且它可以打印出工程师想实现的任何形状。

百吨推力,从A到B一个字母变化的背后,是航天动力的新边界。

3D打印赋能制造基地自身升级

3D打印技术的制造能力并不仅仅体现在发动机金属部件的直接制造。蓝箭航天工程师表示,许多原本需要供应商制造的工装,如今能够在车间里自制。

按照此前的模式,从画图到外协生产,需要大概三个月的时间。而如果使用3D打印,从诞生需求到拿到零件,只有不到五个小时。从天鹊12A到12B,该公司很多的工装都依靠研发来进行设计和制造,并实现内部生产。这是蓝箭航天湖州动力制造基地自身生产能力显著提升的体现,也是3D打印技术发挥的重要作用。

END

从“五年百台”到“一年百台”,百吨级“天鹊”系列发动机的规模化量产,无疑是3D打印技术提供强劲助力的最直观证明。

然而必须指出的是,火箭发动机如今的高效生产,并非是凭3D打印一己之力造就的。面对类型繁多、链条漫长的发动机制造,这背后还有其他智能制造技术、数字化管理、供应链优化,同时还有人的因素在里面。这些因素的协同,才助推了包括蓝箭航天在内的中国乃至世界航天事业的发展。#增材制造 #3D打印

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