3D打印技術(shù)正逐漸興起，不僅可以打印日常器械，也可以打印出各種DIY部件，甚至是各種武器。目前美國宇航局的研究人員已經(jīng)開發(fā)出3D打印的火箭發(fā)動機部件，目前涉及該火箭動力系統(tǒng)的3D打印技術(shù)還不得而知，其被列為機密內(nèi)容?？茖W(xué)家認(rèn)為未來3D打印技術(shù)將被應(yīng)用到大量領(lǐng)域，尤其是航空航天方面的設(shè)計和制造都離不開3D打印技術(shù)，美國宇航局已經(jīng)證實3D打印技術(shù)可以應(yīng)用于火箭發(fā)動機，制造出高性能的機器零件。

　　3D打印的火箭發(fā)動機噴嘴點火成功NASA工程師將3D打印技術(shù)推進(jìn)到極限。

　　上圖工程師用3D打印火箭噴嘴完成了點火燃燒測試。一些參數(shù)的特定設(shè)計，旨在提高火箭發(fā)動機性能。噴嘴混合了液態(tài)氧和氣態(tài)氫，燃燒溫度超過6000華氏度(約3316攝氏度)，產(chǎn)生了超過2萬磅的推擲力。

　　近日，美國國家航空航天局(NASA)成功測試了兩個迄今設(shè)計最復(fù)雜的、3D打印制造的火箭發(fā)動機噴嘴。兩個噴嘴分別進(jìn)行了5秒鐘點火試飛，產(chǎn)生了2萬磅的推力。設(shè)計的氫氧旋混幾何流型使燃燒產(chǎn)生的推力達(dá)到每英寸1400磅，溫度達(dá)到6000華氏度。測試地點在亞拉巴馬州的馬歇爾空間飛行中心。

　　通過這次設(shè)計，NASA工程師推進(jìn)了3D打印技術(shù)的極限。他們先把設(shè)計方案輸入3D打印計算機，然后由打印機一層層地打出每個部分，通過激光把金屬粉末融合在一起，這一過程叫做選擇性激光熔融。

　　3D打印也叫加法制造。設(shè)計者可以用40個噴頭打印一個整體部件，而不用分別制造。他們打印的部件在尺寸上類似小火箭發(fā)動機噴嘴，而設(shè)計上卻類似推進(jìn)大型發(fā)動機如RS-25發(fā)動機的噴嘴。RS-25發(fā)動機是用來推進(jìn)NASA空間發(fā)射系統(tǒng)(SLS)火箭的，是舉重型探測類火箭，將把人類帶到火星上。

　　“我們不只是想測試一個噴嘴，還想證明3D打印能給火箭設(shè)計帶來變革，提高系統(tǒng)性能。”馬歇爾工程指揮部主管克里斯·辛格說，“在測試中，這些部件表現(xiàn)得出乎意料的好。”如果用傳統(tǒng)制造方法，要造163個單獨零件然后再組裝起來，但3D打印只需兩個零件，不僅節(jié)約了時間金錢，而且造出的部件能提高火箭發(fā)動機性能，減少失敗可能性。

　　兩個火箭噴嘴分別由兩家公司打印。“我們的目標(biāo)之一是與多家公司合作，為這種新的制造工藝制定標(biāo)準(zhǔn)。”馬歇爾推進(jìn)工程師詹森·特賓說，“我們與行業(yè)合作，學(xué)習(xí)怎樣在航空硬件制造的每個階段——從設(shè)計到空間操作，利用這種加法制造的優(yōu)勢。我們正在把學(xué)到關(guān)于火箭發(fā)動機部件制造的一切，應(yīng)用到空間發(fā)射系統(tǒng)及其他航空硬件上。”

　　由于加法制造設(shè)計獨特，不僅能幫設(shè)計師制造和測試火箭噴嘴，還能使測試更快更智能。馬歇爾中心擁有室內(nèi)加法制造能力，“這讓我們能看到測試數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)來修正部件或測試標(biāo)準(zhǔn)，迅速改變生產(chǎn)再返回來測試。”負(fù)責(zé)本次測試的推進(jìn)工程師尼古拉斯·凱斯說，“這會加速整個設(shè)計、開發(fā)與測試過程，讓我們能以更少的風(fēng)險和成本努力改革設(shè)計。”

　　本著降低未來發(fā)動機的制造復(fù)雜性、節(jié)約時間、減少制造組裝成本的目的，工程師們不斷測試越來越復(fù)雜的噴嘴、火箭噴管及其他零件。對于改進(jìn)火箭設(shè)計、完成深空任務(wù)來說，加法制造是一種關(guān)鍵技術(shù)。

　　3D打印技術(shù)不僅僅是幫助工程師能夠?qū)哂歇毺卦O(shè)計的火箭發(fā)動機噴嘴進(jìn)行制造和測試，而且是實現(xiàn)對火箭發(fā)動機噴嘴更快、更智能的測試。采用馬歇爾飛行中心的現(xiàn)場3D打印能力可以快速的設(shè)計、生產(chǎn)小型的3D打印零件，之后推進(jìn)劑和材料實驗室能夠協(xié)同工作可以對測試臺或火箭發(fā)動機零件進(jìn)行快速修改，這樣大大加快了整個設(shè)計、開發(fā)和測試過程所用時間，并降低創(chuàng)新設(shè)計的風(fēng)險與成本。