3D 打印帮助火箭制造商实现垂直整合目标

　　自从增材制造工艺被人类社会发明以来，将这种技术用于航空航天的例子和新闻屡见不鲜。在过去的报道中，通过增材制造生产出的燃料喷射器、推进剂罐、发动机喷嘴以及无数其他极其复杂的火箭部件，都是为了将卫星送入轨道或将人类送上月球甚至更远的地方。 Tim Berry和他的团队参与了许多这样的故事。目前，他是美国民营航天技术新锐公司Launcher 的制造主管，该公司是火箭和卫星转移运载工具/ 托管有效载荷平台的开发商。

　　今年4 月，由霍桑公司3D 打印制造的E-2 液体火箭发动机在首次试射期间产生了令人印象深刻的10 公吨推力（22046 磅）、288 秒的海平面ISP 和97.5% c*（比冲量缩写为ISP，c* 是衡量火箭发动机效率的度量）。此外，Launcher 的Orbiter 转运车/ 托管有效载荷平台或太空拖船计划于今年晚些时候通过SpaceX 的Falcon 9 Transporter-6 拼车发射进入轨道。拖船的大部分是由 3D 打印制成。

　　多科学制造

　　Berry 认为自己是金属3D 打印的“发烧友”。但他也不怕在需要时切换到更传统的制造技术，反之亦然。“例如，支架就是一个难以处理的部件，”他说，“因此如果机器车间产能过剩，我们可能会将它们放入其中一台 3D 打印机。我们会根据可用产能和尽可能保持设备运行的需要做出这样的决定。”他同时强调，拥有这种能力是垂直整合的魅力之一，所以Launcher很少有外包业务。 Launcher 的加工和制造车间可能会让一些供应商羡慕不已。设备清单包括数控车床和手动车床、3 轴和5 轴加工中心、龙门式数控铣床、TIG、MIG 和轨道管焊机、清洁/ 涂覆线、弯管和扩口设备，以及任何金属加工设施中常见的手动工具。

　　该公司使用所有这些设备生产和组合火箭部件，建造试验台和装配夹具，制造燃料管线和排气系统并完成大量金属3D 打印部件的加工。Berry 补充道：我们也有一种用于制造零件的电火花线切割机，但大部分时间都用于从构建板上移除3D 打印零件。

　　使用激光粉末床熔融技术

　　Berry 估计，发射装置的70% 硬件首先是在三台激光粉末床熔融（LPBF）设备上打印生成的。Velo3D 有一对蓝宝石3D 打印系统。其中一个是专门为 Orbiter 太空拖船制造Inconel 718 涡轮泵组件和零件，另一个是全天候“制造”钛推进剂罐。在每第九次构建时，都会打印一个支撑发动机的推力结构。

　　Launcher 的第三台打印机EOS M300 是一款开关式打印机。这台设备可交替生产钛、铝和铜零件，在不久的将来可能用于打印一些较便宜的耐火金属和高强度铝合金。据悉，第四台LPBF 打印设备计划很快到达。这是 EOS 集团子公司AMCM GmbH 制造的一种称为M4K 的大格式（450mm×450mm×1000mm）LPBF 系统。

　　Berry 谈到，Launcher 的首席执行官和创始人MaxHaot 不想采取与其他发动机制造商相同的方法，即打印一堆较小的部件然后将它们通过钎焊或螺栓连接在一起。 Max 和公司首席设计师Igor Nikishchenko 想要一个整体结构，以实现更简单、强度和可靠性，因此他与EOS 合作开发了一台定制的大幅面机器。

　　同时，其他火箭公司已经跟随Launcher 的脚步，正在向更大的、新推出的机器上的整体式燃烧室/ 喷嘴打印技术转移。

　　远离“角落”

　　M4K 新设备的交付给Launcher 带来的是C-18150 的稳定供应。铜铬锆合金的成本远低于非官方的火箭发动机行业标准GRCop-42，其材料性能仅略有不同。 Berry说：“你不想把自己变成一个处于行业角落的地位，除非你绝对需要像GRCop 这样的超贵金属，这是我们的许多竞争对手都做过的。如果能可靠飞行，我可以用纸制火箭。”

　　非正统思想在Launcher 是司空见惯的。Haot 曾告诉过员工要根据他们现有的工具进行设计，现在成为员工牢记在心的指令。设计人员不仅调整部件设计和制造工艺，尽可能将产品留在内部还开发了自己的工程软件，用于冷却通道分析和火箭发动机模拟。

　　这些努力带来的好处远远超过节省1 美元。 Launcher 的目标是在高度竞争的市场中快速、安全、经济地将航天器升空。Berry 表示，尽管如此，在性能方面没有妥协，公司一直在寻找进一步优化火箭推进和卫星发射系统的方法。自公司成立以来，他们的口号一直是高性能和低成本进入太空。

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