近日,歐洲航天局(ESA)宣布,該機構(gòu)在現(xiàn)實、苛刻的條件下對3D打印的鉑合金火箭燃燒室及其噴嘴的測試成功通過,而該部件的開發(fā)商空中客車防務(wù)與空間(Airbus Defence & Space)公司在德國Lampoldshausen制造了這些原型推進器。
這次構(gòu)建和測試是歐洲航天局對外宣稱的一項先進衛(wèi)星推力室增材制造技術(shù)(AMTAC)項目的一部分。據(jù)了解,這次的點火測試持續(xù)了一個多小時,經(jīng)過了618個完整的點火周期。
該項目點火測試經(jīng)理Steffen Beyer博士稱,整個測試包括32分鐘的連續(xù)燃燒。Beyer說,在此測試期間,最高溫度曾經(jīng)達到了1253℃,這證明了3D打印的燃燒室和噴嘴在性能上與常規(guī)制造的推進器不相上下。“這是一項世界第一。”他說。
這種燃燒室主要用在10 N肼推進器上,它是用一種鉑-銠合金材料3D打印的。據(jù)代表歐洲航天局監(jiān)督該項目的Laurent Pambaguian稱,該項目也是對于3D打印作為一種制造方法所具備的效率的測試。
“這樣做的目的也是為了測試這種能夠降低材料成本的制造方式。”Pambaguian說,“一開始我們并不敢肯定它一定就能做到,我們甚至不知道使用的金屬粉末質(zhì)量是否合適。在生產(chǎn)上,我們結(jié)束了激光機一般只用于首飾制造的歷史,這是目前使用此種金屬材料的最先進工業(yè)級技術(shù)。”
Beyer博士說,材料成本的節(jié)約也在該計劃的考慮之中。
“考慮到目前鉑的價格大約為每克40歐元,3D打印能夠帶來的節(jié)約相當可觀。”他解釋說。“我們每年生產(chǎn)150-200個此類的推進器,以滿足不同的客戶。3D打印應(yīng)該會實現(xiàn)更短的生產(chǎn)周期和更具彈性的生產(chǎn)流程,比如按需制造。”
這種用來制造燃燒室和噴嘴的鉑銠合金粉末是由Heraeus提供的,并由Nanoval進行了霧化。構(gòu)建該裝置的增材制造過程是由Fraunhofer激光技術(shù)、機床和成形技術(shù)研究所負責(zé)監(jiān)督的。
“我們在第一階段使用鉑-銠合金是因為在增材制造技術(shù)中鉑合金的應(yīng)用最為成熟。在下一階段,我們將嘗試使用新的合金——鉑-銥進行打印,它具有性能優(yōu)勢。”Bayer博士說。“這種合金如果使用傳統(tǒng)的鑄造和鍛造技術(shù)不容易被制造,所以打印是讓其在太空中得到應(yīng)用的唯一方式。”
燃燒室和噴嘴組合的制造和測試是長期運行的一項電信系統(tǒng)高級研究(ARTES)計劃的一部分,該計劃是由歐洲航天局監(jiān)督的。
歐洲航天局材料技術(shù)部的負責(zé)人Tommaso Ghidini說,根據(jù)計劃他們將逐漸轉(zhuǎn)向使用包括鉻鎳鐵合金和銅在內(nèi)的材料,因為這些材料可以制造更大的體積。Ghidini說,該機構(gòu)的這些計劃是與行業(yè)合作伙伴和歐洲航天局成員國共同制定的,它的目的將3D打印的部件用于太空領(lǐng)域的日常應(yīng)用。他說,這個過程包括各種資格認證和驗證過程。
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