近日，美國(guó)私營(yíng)火箭制造商 Relativity Space 爭(zhēng)取到了卡納維拉爾角空軍基地13號(hào)發(fā)射復(fù)合體的建造運(yùn)營(yíng)權(quán)。Relativity成為繼United Launch Alliance，Blue Origin和SpaceX之后在這個(gè)標(biāo)志性的發(fā)射臺(tái)運(yùn)營(yíng)的第四家私營(yíng)火箭制造商。

顯著減少火箭部件數(shù)量

      Relativity Space成立于2015年，是一家非常年輕的公司。Relativity Space認(rèn)為太空發(fā)射的未來(lái)需要更快、更便宜、更靈活的火箭，傳統(tǒng)技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)。而通過(guò)3D打印技術(shù)可以制造結(jié)構(gòu)一體化部件，如果應(yīng)用增材制造技術(shù)制造火箭部件，在設(shè)計(jì)時(shí)能夠?qū)⒒鸺悴考臄?shù)量顯著減少。根據(jù)Relativity Space，他們可以將火箭零件數(shù)從十萬(wàn)減少到一千個(gè)，并大大減少了數(shù)量級(jí)的勞動(dòng)時(shí)間。這將對(duì)火箭的交付時(shí)間、產(chǎn)品迭代速度和成本產(chǎn)生影響。

     Relativity Space 公司于上周四宣布在競(jìng)標(biāo)中獲勝，將與美國(guó)空軍在卡納維拉爾角空軍基地建造和運(yùn)營(yíng)13號(hào)發(fā)射復(fù)合體Launch Complex 16（LC-16），并計(jì)劃在2020年從該發(fā)射臺(tái)發(fā)射第一枚火箭。Relativity 認(rèn)為，LC-16是一個(gè)具有歷史性意義的發(fā)射臺(tái)，它最初是為T(mén)itan導(dǎo)彈發(fā)射而開(kāi)發(fā)的，然后在NASA的Gemini計(jì)劃中使用，并且還用于測(cè)試Apollo計(jì)劃的組件。如果Relativity能夠成功履行合同中的內(nèi)容，創(chuàng)建一個(gè)里程碑，Relativity就有可能擁有該發(fā)射臺(tái)20年的獨(dú)立使用權(quán)。

     Relativity Space正在進(jìn)行火箭部件的3D打印和組裝工作。完成后，火箭能夠?qū)?250千克的有效載荷送入低地球軌道，發(fā)射成本約為1000萬(wàn)美元。如果成功，這也將使該公司成為發(fā)射成本最低的公司之一。在過(guò)去的幾個(gè)月中，Relativity Space的進(jìn)展明顯，距離發(fā)射火箭的目標(biāo)越來(lái)越近, 該公司還對(duì)其發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了成功的測(cè)試，并且正在測(cè)試所開(kāi)發(fā)的3D打印結(jié)構(gòu)。

 Relativity Space 希望通過(guò)金屬3D打印技術(shù)制造出95%的火箭零件，并將完整的火箭生產(chǎn)周期縮短至60天內(nèi)。Relativity Space 公司開(kāi)發(fā)了大型金屬3D打印機(jī)，并且已經(jīng)完成了超過(guò)100次的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火測(cè)試。

Review

     金屬3D打印已經(jīng)成為航空和航空航天領(lǐng)域的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，因?yàn)樗膬?yōu)勢(shì)與該行業(yè)的關(guān)鍵需求保持一致，包括減輕重量、節(jié)省燃料、提高運(yùn)營(yíng)效率、部件整合、加速上市時(shí)間和減少對(duì)零部件的存儲(chǔ)要求。

      關(guān)于3D打印在航天發(fā)動(dòng)機(jī)制造中的應(yīng)用。3D打印可以將原本通過(guò)多個(gè)構(gòu)件組合的零件進(jìn)行一體化打印，這樣不僅實(shí)現(xiàn)了零件的整體化結(jié)構(gòu)，避免了原始多個(gè)零件組合時(shí)存在的連接結(jié)構(gòu)（法蘭、焊縫等），也可以幫助設(shè)計(jì)者突破束縛實(shí)現(xiàn)功能最優(yōu)化設(shè)計(jì)。一體化結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)除了帶來(lái)輕量化的優(yōu)勢(shì)，減少組裝的需求也為企業(yè)提升生產(chǎn)效益打開(kāi)了可行性空間。

     此外，金屬3D打印可以讓打印部件達(dá)到傳統(tǒng)方式無(wú)法達(dá)到的薄壁、尖角、懸垂、圓柱等形狀的極限尺寸，讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)師有了更大的發(fā)揮空間。在進(jìn)行飛行器中的復(fù)雜零部件設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師由過(guò)去以考慮零部件的可制造性為主，轉(zhuǎn)變?yōu)樵霾脑O(shè)計(jì)思維下的實(shí)現(xiàn)零部件功能性為主。

由此出發(fā)，3D打印開(kāi)啟了下一代經(jīng)濟(jì)性的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)制造之路。3D打印對(duì)于火箭的制造是顛覆性的，這體現(xiàn)在從設(shè)計(jì)到供應(yīng)鏈和庫(kù)存管理，再到質(zhì)量控制等各個(gè)環(huán)節(jié)。