海南
如圖1圖2所示，加拿大航天公司NordSpace宣布成功測試高超音速固體火箭發動機殼體時，圖中那些閃著金屬光澤的圓筒狀零件，并不是傳統制造產物。
沒有焊縫，沒有拼接痕跡，仿佛是從某個未來實驗室里直接長出來的。
這些殼體采用的是激光粉末床熔融技術（LPBF）的金屬3D打印，在一層薄如發絲的金屬粉末上，高能激光按照預設路徑掃描，所過之處，粉末瞬間熔化并凝固。
然后鋪上新的一層粉末，再掃描，再熔化。如此往復，層層疊加，直到一個完整的三維零件從粉末床中生長出來。
對于火箭發動機殼體這類大尺寸、高精度零件而言，3D打印可以一體成型。
沒有焊接，沒有組裝，一個零件就是一個零件。
這正是金屬3D打印在航天領域最誘人的地方：設計自由度。
傳統制造固體火箭發動機殼體，需要鑄造、鍛造、機加工、焊接等多道工序。每一道工序都意味著成本、時間，以及潛在的失效點。
而LPBF可以直接將模型變成實物，內部可以有復雜的冷卻通道，壁厚可以漸變，結構可以拓撲優化。
這些在傳統工藝中要么極其昂貴，要么根本做不到。
為什么是殼體？
高超音速飛行器對發動機的要求極為苛刻：要承受劇烈的溫度變化、要足夠輕以減少結構質量、還要能快速迭代以適應不同任務需求。
殼體作為發動機的骨架，承擔著容納推進劑、承受燃燒壓力、連接其他結構件的多重任務。
如果殼體無法快速、高質量地制造出來，整個發動機的開發周期就會被拖慢。
LPBF能用的金屬材料清單已經相當可觀：鈦合金、鋁合金、鎳基高溫合金、馬氏體時效鋼、不銹鋼、鈷鉻合金……
NordSpace沒有透露具體使用了哪種材料，但從高超音速應用的描述來看，很可能是鎳基合金如Inconel 718，這種材料在極端溫度下仍能保持優異的機械性能。
不過一個對于所有人都很關鍵的問題是，這些動輒數百萬的工業3D打印設備、航空級的金屬粉末、嚴苛的工藝參數……
和普通3D打印愛好者有什么關系？
有意思的是，3D打印恰恰正在模糊專業與業余的邊界。
有人用FDM3D打印這種消費級3D打印技術制作混合動力火箭的燃料藥柱，在沙漠試飛成功.
有創客用消費級FDM打印嘗試打印混合火箭發動機，雖然大多數試驗都以自毀告終(如圖3圖4所示)，但基本原理是行得通的。
未來我們將分享類似DIY案例。
#商業航天 #DIY #3D打印
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