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世界上最大的 3D 打印固体火箭发动机 – 3D打印行业资讯网

金属 3D 打印机制造商 Eplus3D 和工程服务提供商 LEAP 71 已成功开发出制造商所说的“世界上最大的”3D 打印一体式金属火箭发动机。

该发动机推力达 200 kN,高度超过 1.3 米,将在 Formnext 12.0 号展厅 E101 展位展出。 LEAP 71 使用 Noyron 大规模计算设计模型开发了发动机,该模型将工程原理、物理和制造约束集成到单个计算框架中。这使得将传统上独立的组件组合成单一结构成为可能。

Noyron TKL-5 发动机的推力比今年早些时候测试的 Noyron TKL-5 发动机大 40 倍,凸显了计算优化设计在航空航天业中日益增长的潜力。

LEAP 71 总经理 Josephine Lissner 表示:“LEAP 71 的计算模型使得自主设计空间设备成为可能,无需使用 CAD。但当前增材制造 (AM) 工艺的局限性,包括大多数工业 3D 打印机的低构建量,继续阻碍着我们。”

3d 打印的 1. 3 米高的一体式火箭发动机。图片来自 eplus3d。
一件式 200 kn 推进器,高 1. 3 米,3d 打印。图片来自 eplus3d。

使用先进的航空航天应用进行无缝制造

使用 Eplus3D EP-M650-1600 金属粉末床熔融 (MPBFTM) 打印机来生产这种尖端部件。该机器的大型构建体积(650 x 650 x 1600 毫米)和六个 500 W 激光器使其能够完成 354 小时的单次连续生产运行。

该工艺采用高性能铝合金 AlSi10Mg,通过精确的工程调整成功解决了低熔点和氧反应性等材料挑战。

将多个部件(包括燃烧室、喷嘴、冷却通道、歧管和结构部件)集成到一个零件中,减少了复杂组装的需要,并消除了潜在的故障点。

双热管理系统提高了冷却效率,其中低温液氧冷却燃烧室,煤油控制上部喷嘴的温度。使用 60 µm 的层高可最大限度地减少摩擦引起的压力损失,从而进一步优化性能。

“我赞扬 Eplus3D 不仅在打印尺寸方面突破了界限,而且在可重复、高质量的最终结果方面也超出了我们的预期,”Lissner 补充道。

Eplus3D 旨在通过 LEAP 71 展示如何将 3D 打印和计算相结合,实现先进航空航天应用的功能集成设计。

北京 eplus3d 工厂拆箱站的发动机。照片来自 eplus3d。北京 eplus3d 工厂拆箱站的发动机。照片来自 eplus3d。
北京 eplus3d 工厂拆箱站的发动机。照片来自 eplus3d。

通过 3D 打印改变火箭科学

LEAP 71 和 Eplus3D 的成就强化了航空航天业不断增长的趋势,各公司正在使用大规模增材制造来转变火箭设计和制造。

据上个月报道,加州航天发射公司 Rocket Lab 正在使用一台重达 90 吨的定制自动纤维铺放 (AFP) 3D 打印机(被誉为世界上最大的同类打印机)来生产历史上最大的碳火箭结构合成的。这台 12 米高的打印机由 Electroimpact 开发,每分钟能够铺设 100 米碳纤维,安装在马里兰州火箭实验室的空间结构设施中。

它可以自动化生产中子可重复使用运载火箭的关键部件,包括级间面板、整流罩和储罐。该机器能够在短短 24 小时内生产出第二阶段的顶篷,与手动方法相比,可显着节省时间。 AFP 系统配备实时缺陷监控功能,可确保 Neutron 和其他航空航天项目的质量标准,包括具有推进力和卫星结构的 3D 打印 Electron 火箭的早期阶段。

另一方面,InssTek与韩国航空航天研究院(KARI)合作,开发了3吨重的多材料火箭喷嘴和利用定向能冲击(DED)的火箭喷嘴延伸件。该火箭的喷管由铝青铜制成,内部具有1毫米直径的冷却通道,外部采用Inconel 625,喷管延伸部分由C-103 Nb合金制成。

经过成功的燃烧测试后,这些组件被组合成一个高性能单元。此外,多材料 3D 打印实现了精确的热管理和结构完整性,以满足现代航空航天工程的复杂要求。

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该图显示了一台 1.3 米高的 3D 打印一体式电机,可产生 200 kN 的扭矩。图片来自 Eplus3D。

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