SpaceX要使用3D打印技术进行星际殖民
空军将军特伦斯·奥肖内西(Terrence O’Shaughnessy)甚至表示,埃隆·马斯克(Elon Musk)的SpaceX可能已经完全改变了使用太空卫星的能力,甚至对美国造成了威胁。是的,他实际上说过,SpaceX一次发射了60颗小卫星。
Dragon到达国际空间站
事实是,无论是用月尘或火星沙建造基地,将生物打印机带入太空,还是实际将首批载人飞行任务带上3D打印功能的红色星球,这项新的太空竞赛都将建造下一代可定制产品在太空和地球上使用,SpaceX处于领先地位。
据摩根士丹利(Morgan Stanley)估计,到2040年,全球航天产业的收入将超过3,500亿美元,超过1万亿美元,而SpaceX可能是该产业最大的参与者之一。 SpaceX与竞争对手Blue Origin,Slingshot Aerospace,Rocket Lab和Relativity Space一起筹集了数十亿美元的资金,用于制造星际发射的新火箭。
“通过3D打印,可以以传统制造方法的一小部分成本和时间就能制造出坚固而高性能的发动机零件,” SpaceX首席设计师兼首席执行官马斯克(Musk)在2014年宣布完成对SuperDraco推进器的开发设计,该发动机将为Dragon V2航天器的发射逃生系统提供动力,并使该运载器能够精确地推进到地球或其他行星上着陆,并且成为第一款能够完全飞行的全印刷火箭发动机。
从佛罗里达的卡纳维拉尔角空军基地发射的60颗Starlink卫星的3D打印火箭
“ SpaceX正在推动21世纪增材制造的极限,最终使我们的火箭比以往任何时候都更加高效,可靠和强大。”马斯克表示。可以使用3D打印来创建高性能的火箭零件,并提供相对于传统制造方法的改进。 SpaceX正在推动增材制造的极限,以期使Falcon 9火箭和Dragon飞船比以往任何时候都更加可靠,强大和高效。2014年,SpaceX推出了Falcon 9火箭,该火箭具有3D打印的主氧化阀(MOV)主体,是九个Merlin 1D引擎之一。据该公司称,该任务标志着SpaceX首次飞行的3D打印部件,该阀门在低温温度和高振动条件下使用高压液氧成功运行。
在启动Arabsat-6A卫星任务期间,SpaceX的Merlin发动机
SpaceX声称,与传统的铸造零件相比,印刷阀体具有卓越的强度,延展性和抗断裂性,并且材料特性的可变性较低。和以月为单位的典型铸造周期相比,MOV全身的印刷时间不到两天。此后,该阀门广泛的进行了测试计划(包括严格的发动机点火,组件级鉴定测试和材料测试)使印刷的MOV阀体可以在以后的所有Falcon 9火箭上与铸件互换飞行。
SuperDraco引擎
SpaceX的SuperDraco推进器是该公司如何进行3D打印实验的另一个很好的例子,它是100%3D打印的。该发动机为Dragon太空船的发射逃生系统提供动力,并使该运载器能够以精确的精度推进降落在地球上(并可能在未来的另一个星球上降落)。它使用最先进的直接金属激光烧结(DMLS,粉末床熔合)制造,腔室经过再生冷却,并印制在Inconel中,Inconel是一种高性能合金,具有高强度和韧性,可提高可靠性。SpaceX一直致力于将人类带入火星,这意味着他们正在建造可重复使用的发射系统,即星舰飞船。它将由Raptor发动机提供动力,这是有史以来重量最大的发动机,也是首批使用甲烷的发动机,设计可重复使用1000次。根据SpaceX的说法,制造过程包括许多3D打印零件,从而可以降低成本并使更轻的零件生产成为可能。印刷的组件包括推进剂阀,涡轮泵零件和喷射器系统的零件。
该公司面临的一些主要挑战从制造轻型宇宙飞船到高效的引擎。在这方面,3D打印可以大大降低生产成本,并提高发动机的推力重量比,因为它可以生产传统方法无法实现的更轻的零件。 3D打印引擎组件的另一个额外优势是设计更改的速度更快,与几周甚至几个月的时间相比,它使团队在迭代过程中更快地实现所需的输出。
SpaceX的埃隆·马斯克(Elon Musk)和准备发射新的Raptor火箭发动机(来源:埃隆·马斯克(Twitter)
多年以来,SpaceX一直在评估3D打印的好处,并完善开发飞行硬件所需的技术,在此过程中取得了一些重大成功,甚至与其他公司合作将3D打印系统的功能推向了轨道。在过去的十年中,随着增材制造行业的发展,我们期望该公司将继续将这项技术发扬光大,也许在将来,我们可以乘坐3D打印星际飞船遨游太空,而这正是SpaceX努力的方向。
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