高速低成本金屬3D打�。�SPEE3D冷噴涂制造火箭發(fā)動機(jī)

近日，來自澳大利亞冷噴3D打印機(jī)制造商SPEE3D宣布，計劃用低成本的金屬3D打印火箭發(fā)動機(jī)徹底改變航天領(lǐng)域。SPEE3D公司從澳大利亞政府的現(xiàn)代制造計劃（MMI）撥款中獲得了125萬澳元，并從北領(lǐng)地政府進(jìn)一步獲得了的31.2萬澳元，這些資金將用來實施他們的最新項目SPAC3D。

通過SPAC3D項目，SPEE3D將尋求利用其特有的冷噴技術(shù)為澳大利亞新興的航天工業(yè)制造高質(zhì)量、低成本的金屬3D打印火箭發(fā)動機(jī)。

SPEE3D的首席技術(shù)官StevenCamilleri對外表示說 “SPEE3D已經(jīng)開發(fā)出一種新的方法，用我們的先進(jìn)制造工藝快速制造火箭發(fā)動機(jī)。MMI撥款將使我們能夠與澳大利亞的其他合作伙伴合作，為新興的工業(yè)空間市場制造和測試可用于飛行的發(fā)動機(jī)。"

△SPEE3D正在將注意力轉(zhuǎn)向3D打印火箭發(fā)動機(jī)。圖片來自SPEE3D

從軍事到太空的自新之路

據(jù)報道，SPEE3D的獨(dú)家的冷噴專利增材制造技術(shù)打印金屬零件的速度要以比傳統(tǒng)金屬3D打印方法快100至1000倍。據(jù)稱，這項技術(shù)也是唯一能夠按需打印金屬零件的工藝之一，其成本比傳統(tǒng)制造更具競爭力。

冷噴技術(shù)不依靠激光或其他熱能來源，而是利用動能，通過高速壓縮的氣流將金屬粉末噴到基體上。這給了材料足夠的能量，使其變形并與下面的固體零件結(jié)合，形成額外包覆層。

2019年2月，SPEE3D被澳大利亞皇家海軍選中，參加一個為期兩年的150萬澳元項目，試行其金屬3D打印技術(shù)，目的是簡化海軍巡邏艦的維護(hù)。

一年后，SPEE3D公司獲得了另一個150萬澳元的國防項目，20名士兵接受了該公司的冷噴技術(shù)培訓(xùn)。一旦證明技術(shù)是成功的，士兵們就試圖采用這項新學(xué)習(xí)的技能，在澳大利亞北部地區(qū)的惡劣環(huán)境中對SPEE3D的WarpSPEE3D三維打印機(jī)進(jìn)行為期三天的實地試驗。

WarpSPEE3D能夠在困難的條件下運(yùn)輸和卸載，并在30分鐘內(nèi)投入使用。據(jù)了解，它能夠以每分鐘100克的速度打印重量達(dá)40公斤的大型金屬零件。

初次實地試驗成功后，澳大利亞陸軍使用升級版的打印機(jī)進(jìn)行了第二組實地演練。在兩周的時間里，士兵們能夠在高達(dá)37攝氏度的溫度下3D打印最終使用的部件，證明了該技術(shù)是在野外按需生產(chǎn)軍事部件的可靠解決方案。

SPEE3D公司最近宣布它贏得了ADMA基金會的陸軍中小企業(yè)創(chuàng)新獎，因為它的機(jī)器能夠通過按需3D打印的能力來改善軍事供應(yīng)鏈。

△澳大利亞陸軍正在準(zhǔn)備WarpSPEE3D打印機(jī)的操作。照片來自澳大利亞陸軍

在證明了其技術(shù)在國防領(lǐng)域的成功應(yīng)用之后，SPEE3D現(xiàn)在正尋求通過新的SPAC3D項目將其注意力轉(zhuǎn)向太空。

3D打印低成本的火箭發(fā)動機(jī)

SPEE3D已將制造太空部件這一價值數(shù)十億美元的行業(yè)確定為其下一個創(chuàng)業(yè)項目，并表示這一領(lǐng)域的需求在未來幾年內(nèi)將會出現(xiàn)強(qiáng)勁增長。然而，火箭發(fā)動機(jī)從設(shè)計到制造完成的交貨時長仍然是當(dāng)今全球各地制造商面臨的一個挑戰(zhàn)。

不過，SPEE3D公司已經(jīng)展示了其冷噴技術(shù)生產(chǎn)火箭發(fā)動機(jī)部件的能力。他們公司的WarpSPEE3D 3D打印機(jī)在短短三個小時內(nèi)就生產(chǎn)了一個17.9公斤的銅制火箭噴嘴襯墊，成本不到1000美元�，F(xiàn)在，在政府對其SPAC3D項目的支持下，SPEE3D將尋求將其技術(shù)應(yīng)用于制造高質(zhì)量的金屬3D打印火箭發(fā)動機(jī)的可行性。與傳統(tǒng)方法生產(chǎn)火箭發(fā)動機(jī)相比，這項技術(shù)的制作成本仍然具有很大優(yōu)勢。

MMI旨在幫助澳大利亞制造商擴(kuò)大規(guī)模，創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會，以加強(qiáng)本國的制造能力，并為進(jìn)入國內(nèi)和全球供應(yīng)鏈提供新的機(jī)會。據(jù)SPEE3D稱，SPAC3D項目將為澳大利亞新興的航天工業(yè)提供前所未有的機(jī)會，這也會助力SPEE3D公司成為世界領(lǐng)先的火箭發(fā)動機(jī)制造商和出口商。

澳大利亞工業(yè)、科學(xué)和技術(shù)部長Christian Porter說："政府的現(xiàn)代制造業(yè)倡議是為了支持我們的制造商提高競爭力、復(fù)原力，并能夠承擔(dān)新的國內(nèi)和全球市場。這筆配套的政府資金將幫助SPEE3D發(fā)展其業(yè)務(wù)和創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會，同時也刺激了對制造業(yè)的進(jìn)一步投資，并鞏固了澳大利亞作為一個創(chuàng)造高價值產(chǎn)品的國家的聲譽(yù)。"

現(xiàn)在，SPEE3D的SPAC3D項目已經(jīng)獲得綠燈，下一步他們將著手進(jìn)行熱火測試，并驗證其3D打印火箭發(fā)動機(jī)對商業(yè)航天器的實用性。

北部省首席部長Michael Gunner補(bǔ)充說："這是SPEE3D公司的又一重大進(jìn)展，他們正在先進(jìn)制造業(yè)中大放異彩，一路向頂端制造領(lǐng)域高歌猛進(jìn)。我們很自豪地通過我們的本地就業(yè)基金支持SPEE3D，他們是本地區(qū)的一個真正的代表，像SPEE3D這樣的項目加強(qiáng)了我們作為澳大利亞回歸之都的地位。"

△SPEE3D在短短三小時內(nèi)3D打印了一個銅制火箭噴嘴襯墊。圖片來自SPEE3D

3D打印火箭發(fā)動機(jī)的進(jìn)展

然而，SPEE3D在太空競賽中也同樣面臨著諸多激烈的競爭，多家私營公司都在尋求開發(fā)和發(fā)射自己的下一代運(yùn)載火箭、衛(wèi)星和火箭。

例如，英國航空航天公司Orbex正在為其Prime運(yùn)載火箭的發(fā)射做準(zhǔn)備，最近委托AMCM公司生產(chǎn)歐洲最大的工業(yè)3D打印機(jī)，以便在內(nèi)部快速3D打印火箭，而推進(jìn)系統(tǒng)制造商Aerojet RocketDyne的RL10火箭發(fā)動機(jī)在5月就成功通過了NASA的點火測試。

在其他方面，總部位于加州的航空航天公司Rocket Lab已經(jīng)發(fā)布了其下一代可重復(fù)使用的3D打印火箭Neutron�；鸺�制造商RelativitySpace也已經(jīng)進(jìn)一步籌集了6.5億美元，以增加其新的3D打印Terran R火箭的生產(chǎn)，而航空航天推進(jìn)器開發(fā)商Agile SpaceIndustries則通過收購了3D打印服務(wù)局Tronix3D，來優(yōu)化其推進(jìn)系統(tǒng)的性能，用于為NASA和SpaceX即將開展的月球任務(wù)提供動力。

△SPEE3D的WarpSPEE3D 3D打印機(jī)。照片來自SPEE3D

最近，火箭發(fā)動機(jī)制造商PANGEA Aerospace和增材制造工程公司AENIUM建立了工業(yè)合作伙伴關(guān)系，利用NASA的GRCop-42銅超合金為歐洲太空市場開發(fā)3D打印推進(jìn)系統(tǒng)并實現(xiàn)工業(yè)化。

由此可見，世界各國在3D打印太空制造領(lǐng)域的探索案例都在呈現(xiàn)著“井噴式“的發(fā)展勢頭，也足以表明各國對增材制造行業(yè)的重視程度。想到此處，南極熊不禁感慨，這或許就是未來新一輪的太空競賽熱點，而3D打印將成為其中極為重要的催化劑。誰掌握了3D打印的話語權(quán)，誰就是太空領(lǐng)域的”執(zhí)劍人“，這也表明我國增材制造的發(fā)展任重道遠(yuǎn)。