直径2.5米！GKN向空客与赛峰交付3D打印的Ariane 6号火箭喷嘴

南极熊2017年6月22日讯/日前，GKN航空航天公司宣布已经向法国的空中客车和赛峰集团交付了Ariane 6号火箭的喷嘴（SWAN）。此喷嘴由激光焊接和激光能量沉积3D打印技术制造，直径2.5米，与原先采用传统工艺制造的相比零部件数量减少了90%（从1000个到100个，多么惊人），成本降低了40%，交货时间也缩短了30%，可谓得到了全面升级。

作为欧洲航天局Ariane研究与技术协会（ARTA）计划的一部分，该喷嘴已经成功通过了使用测试。现在，它将首先在法国被安装到Vulcain 2.1发动机上，然后到德国接受进一步的测试。Ariane 6号火箭计划在2020年投入服务使用，这个项目是由欧洲航天局资助的，而GKN是空中客车和赛峰集团的主要合同承包商。

进入产业化，GKN航空航天公司将在瑞典Trollhättan的一个新的高度自动化的制造中心生产喷嘴，这个生产中心计划于2018年开放。GKN航空航天事业部一共将为每个Ariane 6号火箭提供五个复杂的子系统，包括发动机的涡轮机组件，以及氢气和氧气燃料系统发电装置内的组件。

事实上，瑞典Trollhättan的GKN航空航天公司的空间业务部门自1974年成立以来一直活跃在Ariane计划中，迄今为止已经为Ariane火箭提供了超过1,000个燃烧室和喷嘴以及超过250台涡轮机。而这家制造厂与时俱进，现在成为欧洲涡轮机和金属喷嘴的卓越中心，通过与学术界的合作开展产业化生产的探索，为增材制造走向产业化的初步研究和开发的每一个阶段做出贡献。

GKN Trollhätten增材制造卓越中心所拥有的电子束金属丝融化焊接技术主要用于制造大型GKN航空发动机零部件以及航天零部件。而GKN Trollhätten中心的送粉激光粉末沉积技术主要应用于钛合金和镍基合金零部件的修复。

空中客车和赛峰集团结盟的一个主要目标是对抗SpaceX — 早在2013年，后者就成功使用EOS的金属3D打印机制造出了SuperDraco火箭发动机的引擎室（材料是镍铬高温合金）。这款发动机非常复杂，其中所有的冷却通道、喷油头和节流系统采用传统工艺都很难制造，但采用3D打印技术却可以实现。同时，这种改变还带来了许多明显的好处，比如大幅降低了制造成本，缩短了交货期，以及实现了“材料的高强度、延展性、抗断裂性和低可变性等”等优良属性。

此外在2017年1月14日，SpaceX还一扫去年发射塔上火箭爆炸的阴霾，在加州范登堡空军基地成功发射了一枚猎鹰9号火箭，而该火箭也安装了3D打印的部件，具体来说是经过了后处理的阀体。尽管该部件先后经过了一系列测试（包括严格的发动机点火测试、部件级资格测试和材料测试）才最终跻身猎鹰9号的标准零件之列。

而在SpaceX之后，Blue Origin也展示了他们在火箭上所使用的3D打印技术。他们打印的内容包括BE-4火箭发动机（以液化天然气为燃料的新一代火箭发动机）的壳体、涡轮、喷嘴、转子。

Blue Origin的Ox Boost Pump增压泵（OBP）设计利用增材制造技术制造出许多关键部件，从单一的3D打印铝件，到镍合金液压涡轮。增材制造方法允许集成复杂的内部流道到设计中，这是难以通过传统制造技术制造出来的。涡轮喷嘴和转子也通过3D打印出来，仅仅需要很小的后期加工就可以满足精度要求。

更重要的是，除了Blue Origin新的格伦New Glenn火箭发射器， BE-4火箭发动机还可以被用在火神火箭发射器上，该火箭发射器是由联合发射联盟（ULA）开发的。联合发射联盟是由洛克希德-马丁公司和波音公司合资的，洛克希德-马丁公司和波音公司目前正在权衡是否使用BE-4还是AR-1。

除了Blue Origin, 阿拉巴马州Huntsville的Dynetics和加州Sacramento的Aerojet公司正在使用3D打印技术生产发动机主要部件：预燃烧器（pre-burner）。预燃烧器的主要功能是产生热气体以启动火箭发动机的涡轮泵。当然，Blue Origin以及联合发射联盟（ULA），也投身于开发此类技术的行列。

延伸阅读：
《通用造全球最大喷气发动机，含3D打印燃油喷嘴，700台290亿美金》
《重量减轻35%！赛峰的3D打印金属涡轮喷嘴获欧洲航空安全认证》

南极熊，3D打印专业媒体平台。点击进入网址http://www.nanjixiong.com/

来源：3D科学谷