世界上最大的3D金属打印机正在制造火箭

世界上最大的3D金属打印机正在制造火箭

2020-05-06 10:13:25 124

世界上最大的3D金属打印机正在制造火箭

相对性通过利用增材制造来打印复杂的组件,并通过一次操作将原材料转变为成品来应对劳动挑战。这种方法大大减少了零件数量,因为我们的组件之一通常相当于通过传统制造方法制造的数十个小零件。我们的流程还依赖于我们的3D打印机,而不是固定的工具,这使我们变得灵活而富有创造力。我们可以进行相对较小的成本或时间损失的大型设计更改。


火箭的经营规模与其他制造业不同。考虑到位于德国沃尔夫斯堡的大众汽车厂每天生产约3500辆汽车。相比之下,任何一家能够在一年内制造100枚火箭的航空航天公司都将取得巨大的成功。在其他行业中,火箭的大批量生产被认为是相对较低的产量。这意味着增材制造会对行业产生重大影响。由于一年中只需要几十个或几百个特定零件,因此投资于高度优化的工具以大量生产该零件并不一定有意义-这些工具在零件过时之前可能无法收回成本。

使用3D打印机制作新零件几乎不需要甚至不需要前期成本。例如,我们的一台Stargate打印机可以生产直径2米的推进剂罐,然后生产3米直径的推进剂罐,从而使停机时间最少。无需重新组装整个制造设施即可制造队列中的下一个硬件,我们只需要进行一些软件配置更改即可。

创始人 Jordan Noone和Tim Ellis在洛杉矶的南加州大学火箭推进实验室的大学里相识。在2015年回归并成立相对论之前,没有人继续在SpaceX和Ellis的Blue Origin工作。

他们两家以前的公司都使用增材制造来制造一些火箭部件,但是Noone和Ellis希望进一步采用这种方法。他们看到了一个机会,可以完全重新考虑火箭的设计和制造方式。他们认为,通过简化设计和生产流程,他们还将简化制造火箭所涉及的脑力劳动,即“认知开销”。

火箭通常具有大量的单个零件:例如,航天飞机系统由250万个活动零件组成。所有零件都必须正确地装配在一起,并且不能意外地增加公差范围。每个零件都必须再次制造,测试,安装和测试。如果需要固定零件,则会进行更多工作。所有这些过程都需要工程师,技术人员,工具和文书工作。

通过增材制造,您可以设计包含多个零件的零件,这些零件通常是分开制造和组装的。更少的零件意味着更少的界面和更少的出错机会。

我们设计和制造火箭发动机的方法就是一个很好的例子。在典型的火箭发动机内,您会发现一个喷射器,当燃料与氧化剂进入燃烧室时,混合器将燃料与氧化剂混合,然后由点火器点燃。燃烧产生热气,热气通过喷嘴移动以产生推力。从原则上讲,这听起来很简单,但现实却非常复杂。考虑一下Rocketdyne的F-1 发动机,该发动机在NASA的Apollo计划期间发射了Saturn V火箭,该发动机包含一个燃烧室和一个喷嘴组件,该组件由5,000多个单独制造的零件组成(不包括喷油器)。

相对论的引擎Aeon 1是另一回事。为了制造引擎,我们使用了商用3D打印机,该打印机使用称为直接金属激光烧结的过程,其中激光将金属粉末的颗粒融合在一起,从而逐层创建所需的结构。发动机的最简单的变型中,一个压送版本加压气体从他们的坦克推燃料和氧化剂进入燃烧室的用途,通过按下打印机制造的上按钮三次(打印3份)。而且我们将走得更远:我们希望商用打印机能够很快上市,这将使我们能够将喷油器,点火器,燃烧室和喷嘴作为单个零件进行打印。