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丹佛斯/DANFOSS
北京時間4月20日晚21點33分，SpaceX(美國太空探索技術公司)的大型星際飛船和超重型火箭從德克薩斯州博卡奇卡的發(fā)射場“星際基地”(Starbase)發(fā)射升空。33臺“猛禽”發(fā)動機交錯啟動，超過1000萬磅(約4536噸)的推進劑被陸續(xù)推入，火箭似乎成功地進行了第一次試飛，直到五個發(fā)動機在升空后幾秒鐘發(fā)生故障。在飛船和助推器分離之前，飛船開始快速旋轉，SpaceX通過飛行終止系統(tǒng)在飛行途中摧毀了飛船。
盡管計劃外的拆卸有點令人失望，但SpaceX表示“星艦”(Starship)在第一次試飛中達到了重要的里程碑，團隊將繼續(xù)審查數據并為“星艦”的下一次飛行測試而努力。
*“成功來自于我們從中所學到的東西。今天的測試將幫助我們提高“星艦”的可靠性，以助SpaceX實現使人類生命能成為星際生命的目標。”
SpaceX創(chuàng)始人馬斯克曾在2007年表示，他的目標是最終能讓人類探索并殖民火星。“星艦”的使命是能夠一次性運送100人進行星際旅行，其短期目標是進行月球載人發(fā)射與返回，長期目標是在火星上建立一個100萬人的城市，而“星艦”將是往返地球和火星之間的運載工具。
與許多其他運載火箭一樣，“星艦”也擁有大量3D打印部件。自2018年底在博卡奇卡(Boca Chica)開始建造第一批原型以來，增材制造顯然將在其制造過程中發(fā)揮廣泛的作用。
馬斯克曾多次談到SpaceX在星際飛船的設計和生產中使用到3D打印技術。他表示，SpaceX的目標是將3D打印技術盡可能多地應用于星際飛船的部件生產，包括發(fā)動機和機身。SpaceX已經3D打印了多款發(fā)動機部件，例如燃燒室和噴嘴延伸件，以及整個航天器中的各種支架、配件和其他元件。該公司還投入巨資開發(fā)新的3D打印技術和材料，旨在進一步提高其制造過程的速度、質量和性能。
為了加快生產速度和提高設計靈活性，“星艦”上的部件使用一系列3D打印技術生產，包括直接金屬激光燒結(DMLS)和電子束熔化(EBM)。總的來說，3D打印一直是SpaceX能夠快速制作原型和迭代星際飛船設計，以及生產高精度和高性能零件的關鍵因素。
作為在航空航天工業(yè)中使用增材制造的先驅，SpaceX一直在廣泛利用該技術為其火箭和航天器制造零件，尤其是那些使用傳統(tǒng)方法難以或無法制造的零件。舉例來說：
發(fā)動機部件：SpaceX設計制造的SuperDraco自燃推進劑火箭發(fā)動機采用了EBM工藝制造鈦發(fā)動機艙。還采用立體光刻(SLA)生產小型高精度零件，如發(fā)動機點火器外殼。此外，也采用選擇性激光熔化(SLM)制造“猛禽”的渦輪泵外殼。
燃料系統(tǒng)組件：SpaceX為其火箭發(fā)動機提供3D打印的燃料系統(tǒng)組件，如燃料歧管。
隔熱罩：為了將宇航員運送到國際空間站(ISS)，SpaceX建造了帶有3D打印隔熱罩的Crew Dragon航天器，以在重返地球大氣層時保護太空艙及艙內人員。
閥門和配件：SpaceX擁有用于其火箭和航天器的3D打印閥門和配件，以控制推進劑流量與其他流體。
有效載荷整流罩：另一個例子是有效載荷整流罩的3D打印組件，可在發(fā)射期間保護衛(wèi)星及其他有效載荷。
網格鰭：用于獵鷹9號和獵鷹重型火箭第一級的網格鰭也采用了增材制造。這些部件有助于引導火箭下降返回地球。
SpaceX星際飛船助推器的底部及其所有引擎都清晰可見。
3D打印能夠生產復雜、高性能的火箭和航天器部件，這對SpaceX大有裨益。在過去的幾十年里，SpaceX一直與幾個3D打印品牌合作為其火箭制造零件，其中就有EOS、Concept Laser(GE公司)、Velo3D、SLM Solutions和3D Systems。
雖然SpaceX未能完成首飛目標，但“星艦”技術指標的確刷新了航天器的運載指標紀錄，未來有望為航天發(fā)射事業(yè)提供更多可能。其中，3D打印技術正在催生火箭制造的新賽道，已成為火箭制造過程中的中流砥柱技術。雖然起步晚于國外，但國內商業(yè)航天業(yè)發(fā)展勢頭迅猛。
2022年5月，凌空天行“TXI”系列火箭完成了第9次發(fā)射，火箭將某載荷精準投送到了任務窗口，任務獲得圓滿成功。金屬3D打印上市企業(yè)鉑力特(TCT亞洲展:H31)為此次任務打印了火箭電控艙圓柱段殼體、電氣艙錐段殼體、尾段殼體三個零件。零件均為回轉體，分布較多凸臺、筋條、窗口，且零件成形尺寸大，質量要求高。由于航天零件服役要求嚴苛，結構復雜，需要零件一體化程度高，綜合考慮后選用BLT-S800對其零件進行生產制造。
2022年7月， 由九州云箭出品的龍云液氧甲烷發(fā)動機完成了系列可靠性熱試車考核。該項目的旋轉機械、燃燒裝置以及發(fā)動機管路等零部件也由鉑力特(展位號：H31)為其打印制造。其中旋轉機械零件在制造過程中控形難度高、零件局部結構后處理工藝難度較大；燃燒裝置結構則較為復雜，強度要求高，且零件需要在高溫或低溫條件下工作；發(fā)動機管路突破了原有的設計邊界，更加輕量化，旨在提高整機工作可靠性。
2023年3月，星際榮耀百噸級液氧甲烷火箭發(fā)動機“JD-2”順利完成兩次真實介質下的半系統(tǒng)聯(lián)合試驗。該發(fā)動機的多個管路類和渦輪泵類零件均由3D打印技術完成制造。
2023年4月2日16時48分，天龍二號運載火箭在我國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心首飛，將搭載的“愛太空科學號”衛(wèi)星順利送入預定軌道，發(fā)射任務獲得圓滿成功。金屬增材制造(3D打印)解決方案提供商飛而康科技(展位號：B56)承擔了該型號火箭TH11閉式補燃循環(huán)發(fā)動機的部分結構3D打印任務。
在該項目中，飛而康團隊通過調校打印激光參數、穩(wěn)定熱處理工藝制度、優(yōu)化磨粒流處理工藝等方法，突破了金屬3D打印工藝的穩(wěn)定性、一致性、重復性、控形控性等難點，解決了液發(fā)零件狹小流道、異形曲面、復雜結構的加工制造難題，實現零件質量上的精益求精。同時，通過熱等靜壓(HIP)工藝，消除零件內部潛在的疏松、縮孔等細微缺陷，有效提高零件的冶金性能水平，保障了零件在惡劣工況下的使用可靠性和壽命。
回頭看“星艦”首飛失敗，航天創(chuàng)新永遠是機遇與風險并存。縱觀國內外，商業(yè)航天進入發(fā)展快車道，也將極大的刺激3D打印，尤其是金屬3D打印技術的應用發(fā)展。金屬增材制造技術一直是TCT亞洲展的最大看點，本屆TCT亞洲展上囊括了國際知名金屬增材制造解決方案提供商，包括：西門子、通快、EOS、3D Systems，以及國產領先品牌：鉑力特、華曙高科、漢邦科技、易加三維、大族激光、中科煜宸、飛而康、 清研智束等公司。歡迎9月12-14日前往國家會展中心4.1館，領略金屬3D打印技術在軍工航空航天的創(chuàng)新應用！
*部分內容來源于3DPrint.com
2023年展會期間
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詳情歡迎聯(lián)系：潘女士 021 6195 6032
時間與地點
9月12日 09:00 - 17:30
9月13日 09:00 - 17:30
9月14日 09:00 - 15:00
國家會展中心(上海)4.1館
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