PythomSpace使用3D打印技术开发火箭发动机

PythomSpace总部位于加利福尼亚州的Bishop，与英国航空航天和汽车公司GKN的子公司GKN Additive合作，开发Asterex火箭发动机，目前，这款发动机有望在2021年第四季度进行亚轨道发射，并在2022年全面发射到轨道上。

在宣布3D打印全比例火箭发动机将在圣诞节进行热试之后，PythomSpace的联合创始人Tom Sjogren表示："我们的发动机与阿波罗月球登陆器上使用的发动机类似，制造材料也非常相同--Inconel，只是我们的发动机是3D打印的。"

△3D打印的Asterex引擎，图片来自PythomSpace

进入太空领域

PythomSpace是由狂热的探险家Tina和Tom Sjogren创立的，他们是一对夫妻档，曾攀登珠峰，滑雪到南北极，徒步穿越婆罗洲，从欧洲到南美横渡大西洋，还有许多其他的探险活动。两人发明了一种轻型卫星通信系统，让他们的追随者和赞助商了解他们探险的最新情况，很快这就成了一门生意，并将他们引入了 "极限科技 "世界。现在，地球对于Sjogrens来说已经变得太小了，在过去的几年里，他们将注意力转向了探索星空之外的事物。

Sjogren解释道："在我们走遍天下之后，太空自然而然地成为了一个新的领域，我们在边缘技术方面的经验让我们有信心踏入这个领域，看看我们能走多远。同时，世界发生了有利于我们的变化。建造私人火箭和太空运输系统在20年前几乎是不可能的，但由于CAD、快速制造、人工智能、新材料的进步，以及成本的大大降低，太空不再对小企业家封闭。"

△PythomSpace的联合创始人Tom和Tina Sjogren，图片来自PythomSpace

3D打印Asterex

Sjogrens在与GKN合作之前与15家不同的打印工厂进行了交谈，之所以选择他们是因为快速响应时间，合格的反馈，高质量的输出和合理的价格。GKN开发了首款3D发动机用于测试，结果给Sjogrens留下了深刻的印象。在过去的几周中，他们从GKN订购了第二台发动机，用于后续的高温测试。

Sjogren表示，PythomSpace的Asterex火箭发动机“为3D打印而生”。点火时温度达到3,000摄氏度（熔化大多数金属的温度），因此必须结合狭窄和复杂的冷却通道对发动机进行冷却。这些通道很难用传统的工具制造，这是增材制造的优势所在。使用3D打印，可以比传统方法快十倍地形成通道，而且成本仅为传统成本的一小部分，价格便宜了三倍。

据Sjogrens所知，Asterex的整体零件有三个部分的节气门喷油器，这是组成带喷油器的完整发动机的最少零件。打印引擎后，将一些表面加工成正确的粗糙度。所制造的零件均为最终用途而设计，包括部分管道和一些发动机气门。

Sjogren继续说道：“我们希望几乎所有组件都可以进行3D打印，但这是一个平衡。有时候传统的制造方法更便宜或更优质。管道和其他简单零件的打印成本可能太高，尽管我们现在甚至在安装一些法兰的情况下也打印发动机，以最大程度地减少焊接。”

△Inconel 625 3D打印引擎，图片来自PythomSpace

材料和时间表

PythomSpace主要使用Inconel 625和718 材料对火箭发动机进行3D打印，因为除了提供良好的耐热性和耐腐蚀性外，它还易于焊接，这是连接法兰和管道所必需的。同时，推进剂箱和单体结构由铝或碳复合材料制成，而其他一些部件则由不锈钢制成。

Sjogren补充说：“如今，由软件驱动的机器有几种很酷的快速制造方法，但是如果没有3D打印，我们的航空航天公司根本就不存在。与数字设计工具的集成，材料的加速选择，全球范围内的许多制造选择，低成本和快速交付，对于我们的需求而言都是前所未有的。”

PythomSpace收到GKN的3D打印引擎后，将在下个月进行热测试。该公司计划在2021年底发射一次亚轨道火箭，并希望在2022年某个时候将其3D打印火箭发射入轨道。

△PythomSpace的火箭实验室位于加利福尼亚 ，图片来自PythomSpace

3D打印火箭组件

除PythomSpace外，越来越多的公司正在利用3D打印技术来开发用于商业用途的不同类型的火箭组件。

今年早些时候，总部位于加利福尼亚的火箭制造公司Relativity Space宣布了计划生产Terran 1，这是世界上第一台全3D打印火箭，而Midwest Engineered Systems的增材制造部门ADDere使用其激光线增材制造（LWAM）技术生产全尺寸的火箭推力室组件。

在其他地方，火箭实验室的Electron Rocket通过了初步的系统测试，并提升到了发射板上，美国航天技术创业公司Rocket Crafters Inc.结束了对Comet系列混合3D打印火箭发动机的测试，以及空中客车公司与赛峰集团合资的ArianeGroup成功测试了它的第一个完全由3D打印制成的燃烧室。

最近，NASA通过其“快速分析和制造推进技术”项目制造了3D打印火箭发动机组件，该项目可以用作Artemis项目的一部分，以使宇航员返回月球，并为未来的火星飞行做准备。