全球最大3D打印火箭發動機燃燒室，是怎樣造出來的？
時間：2019-11-19 11:10 來源：南極熊 作者：中國3D打印網 閱讀：次
火箭發射可以說蘊含著世界上最尖端的科技，尤其在結構設計上，火箭每減重1kg，就可以節約兩萬美元的發射成本。從前蘇聯發射第一顆火箭以來，火箭的制造技術一直在改進，然而經過幾十年的設計優化后，傳統的加工制造技術遇到不少瓶頸，這時，3D打印技術的出現帶來了新的轉機。
2019年11月18日，美國私人航空航天公司Launcher計劃對其最新研制的E-2火箭發動機進行首次全面測試，與常規火箭相比，該火箭最大的創新在于其發動機配備了3D打印的燃燒室， 測試日期定為2020年中旬。
他們之前已經成功測試過的3D打印E-1火箭發動機燃燒室是怎樣制造出來的。首先，在電腦中設計出燃燒室的三維結構（3D數據），值得注意的是這樣的結構是專為3D打印制造工藝而設計的，經過結構優化設計之后，不但性能更強而且重量更輕。
然后，將數據進行切片處理（將設計好的3D模型數據轉化為3D打印機可以識別的工作指令），導入到金屬3D打印機中。
所需要用到的銅合金粉末材料等一切準備就緒之后，便開始進入令人興奮的3D打印環節，使用激光一層一層的融化粉末，每融化一層金屬粉末之后，就鋪上一層新的粉，然后繼續熔融堆積，直至打印完成。
打印完成之后，清除燃燒室周邊的多余金屬粉末材料。
此時的3D打印燃燒室機構內部還存在很多的內應力，需要進行高溫退火處理。
退火之后，燃燒室的性能得到進一步的提升，此時需要去除在激光熔融打印時在表面形成的支撐結構。
表面噴砂工藝，使燃燒室具有更加光滑的表面。
下面將燃燒室放入CNC加工中心（減材制造工藝），進行鉆孔
用三坐標測量儀來檢測燃燒室的尺寸精度，確保最終的工件的尺寸符合使用要求。
三維掃描儀來掃描最終的燃燒室，逆向獲取其3D數據。
所有的后處理工作、測量工作完成之后，即將進入令人更加興奮地測試環節，將燃燒室固定在測試架上面。
倒計時3 2 1，開始測試。
這款3D打印技術制造的銅合金E-1火箭發動機燃燒室經過測試，推力達到2.77KN，最大壓力：430PSI，最大室溫度：3600KELVIN。
而2020年要測試的是最新升級版的E-2發動機，Launcher Engine-2將是小型衛星發射器級別中性能最高的引擎-具有最大推力，最低推進劑消耗量和最低每磅推力成本。
Engine-2或E-2也可以出售給商業和政府客戶，以與他們自己的運載火箭集成。
3D打印的E-2發動機燃燒室由EOS集團旗下的AMCM制造，這個零件據稱是世界上最大的3D打印液體火箭發動機燃燒室單體部件。Launcher公司于2017年在紐約布魯克林成立，是一家航空航天初創公司，他們開發的Rocket-1運載火箭高20米（65英尺）長，可以將重達773千克（1,704磅）的衛星傳送到低地球軌道。
最初，該公司與EOS合作，于2018年用銅合金3D打印其E1概念驗證發動機的底座，E-1發動機是Launcher的第一代液氧冷卻燃燒室。后來，Launcher于2019年開發了液氧和煤油E-2發動機，并選擇與AMCM合作為發動機生產3D打印燃燒室。E-2發動機采用高性能銅合金3D打印，高度為860毫米（34英寸），出口噴嘴直徑為410毫米（16英寸），進入軌道所需的推進劑更少，從而使發射器每枚火箭可以運載更多的衛星貨物，其價格比競爭對手更低。
Launcher在2019年11月5日（空軍太空日）獲得美國空軍太空與導彈系統中心（SMC）的150萬美元獎勵。
2019年11月18日，美國私人航空航天公司Launcher計劃對其最新研制的E-2火箭發動機進行首次全面測試，與常規火箭相比，該火箭最大的創新在于其發動機配備了3D打印的燃燒室， 測試日期定為2020年中旬。
△具有最大3D打印燃燒室的E-2火箭發動機
然后，將數據進行切片處理（將設計好的3D模型數據轉化為3D打印機可以識別的工作指令），導入到金屬3D打印機中。
所需要用到的銅合金粉末材料等一切準備就緒之后，便開始進入令人興奮的3D打印環節，使用激光一層一層的融化粉末，每融化一層金屬粉末之后，就鋪上一層新的粉，然后繼續熔融堆積，直至打印完成。
打印完成之后，清除燃燒室周邊的多余金屬粉末材料。
3D打印的燃燒室基本結構就已經完成了
此時的3D打印燃燒室機構內部還存在很多的內應力，需要進行高溫退火處理。
退火之后，燃燒室的性能得到進一步的提升，此時需要去除在激光熔融打印時在表面形成的支撐結構。
表面噴砂工藝，使燃燒室具有更加光滑的表面。
下面將燃燒室放入CNC加工中心（減材制造工藝），進行鉆孔
用三坐標測量儀來檢測燃燒室的尺寸精度，確保最終的工件的尺寸符合使用要求。
三維掃描儀來掃描最終的燃燒室，逆向獲取其3D數據。
所有的后處理工作、測量工作完成之后，即將進入令人更加興奮地測試環節，將燃燒室固定在測試架上面。
倒計時3 2 1，開始測試。
這款3D打印技術制造的銅合金E-1火箭發動機燃燒室經過測試，推力達到2.77KN，最大壓力：430PSI，最大室溫度：3600KELVIN。
而2020年要測試的是最新升級版的E-2發動機，Launcher Engine-2將是小型衛星發射器級別中性能最高的引擎-具有最大推力，最低推進劑消耗量和最低每磅推力成本。
△Launcher的 E-2發動機
△Launcher的 E-2發動機的詳細細節
每個發動機產生10噸推力（22,000磅力），四個Engine-2液體火箭發動機將為Rocket-1的第一階段提供動力。第五臺經過真空優化的Engine-2發動機將為第二階段提供動力。
3D打印的E-2發動機燃燒室由EOS集團旗下的AMCM制造，這個零件據稱是世界上最大的3D打印液體火箭發動機燃燒室單體部件。Launcher公司于2017年在紐約布魯克林成立，是一家航空航天初創公司，他們開發的Rocket-1運載火箭高20米（65英尺）長，可以將重達773千克（1,704磅）的衛星傳送到低地球軌道。
最初，該公司與EOS合作，于2018年用銅合金3D打印其E1概念驗證發動機的底座，E-1發動機是Launcher的第一代液氧冷卻燃燒室。后來，Launcher于2019年開發了液氧和煤油E-2發動機，并選擇與AMCM合作為發動機生產3D打印燃燒室。E-2發動機采用高性能銅合金3D打印，高度為860毫米（34英寸），出口噴嘴直徑為410毫米（16英寸），進入軌道所需的推進劑更少，從而使發射器每枚火箭可以運載更多的衛星貨物，其價格比競爭對手更低。
Launcher在2019年11月5日（空軍太空日）獲得美國空軍太空與導彈系統中心（SMC）的150萬美元獎勵。
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