發(fā)力3D打印，Blue Origin投資2億美元建設(shè)火箭發(fā)動機工廠

文：3D科學(xué)谷

在航天領(lǐng)域，3D打印技術(shù)已然成為“頂梁柱”。SpaceX、Blue Origin、馬歇爾太空飛行中心，Aerojet Rocketdyne，以及Rocket Lab在2016年再一次證明，3D打印不僅將提升火箭發(fā)射設(shè)備的性能，更能降低火箭發(fā)射的成本。

近日，亞馬遜的CEO杰夫貝索斯創(chuàng)立的Blue Origin火箭公司在亨茨維爾的一家價值2億美元的發(fā)動機工廠破土動工。接下來，來領(lǐng)略這家工廠的建設(shè)目的以及通過Blue Origin所處的3D打印應(yīng)用階段來思考國內(nèi)3D打印在應(yīng)用方面需要做的努力。

圖片：BE-4發(fā)動機

高度自動化的3D打印生產(chǎn)線
與高調(diào)的SpaceX不同的是，Blue Origin一直在秘密地開發(fā)其BE-4火箭發(fā)動機。SpaceX公司和Blue Origin都希望能夠回收利用火箭，但他們的火箭卻不同。Blue Origin公司的火箭主要用于亞軌道空間飛行，然后再返回到地面。而SpaceX公司的Falcon 9火箭是為了將貨物運輸?shù)杰壍揽臻g或更遠(yuǎn)的地方。

3D打印在發(fā)動機的生產(chǎn)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，更令人大開眼界。具體來說，Blue Origin采用3D打印技術(shù)來打印BE-4火箭發(fā)動機的殼體、渦輪、噴嘴、轉(zhuǎn)子。BE-4是以液化天然氣為燃料的新一代火箭發(fā)動機。

Blue Origin發(fā)動機工廠破土動工的同時，還宣布了其與美國宇航局位于亨茨維爾的馬歇爾太空飛行中心達成的協(xié)議，在該中心翻新并重新開放試驗臺4670，以測試在阿拉巴馬州制造的新發(fā)動機。

而關(guān)于Blue Origin的火箭發(fā)動機工廠，機器人和增材制造（3D打印）相互結(jié)合在“高度自動化”的裝配線上構(gòu)建公司的兩個主要發(fā)動機 – BE-3和新的BE-4。

根據(jù)Blue Origin，這個工廠生產(chǎn)的發(fā)動機有很多3D打印零部件，這里將每年生產(chǎn)數(shù)十臺發(fā)動機，工廠還將有一個工程小組，將支持Blue Origin在實驗臺4670上進行的那些發(fā)動機測試。

根據(jù)市場觀察，Blue Origin的Ox Boost Pump增壓泵（OBP）設(shè)計利用3D打印-增材制造技術(shù)制造出許多關(guān)鍵部件，從單一的3D打印鋁件，到鎳合金液壓渦輪。增材制造方法允許集成復(fù)雜的內(nèi)部流道到設(shè)計中，這是難以通過傳統(tǒng)制造技術(shù)制造出來的。渦輪噴嘴和轉(zhuǎn)子也通過3D打印出來，僅僅需要很小的后期加工就可以滿足精度要求。

就在時隔一年前的2018年2月，SpaceX的獵鷹重型運載火箭，在美國肯尼迪航天中心首次成功發(fā)射，并成功完成兩枚一級助推火箭的完整回收。

我們看到伊隆·馬斯克（Elon Musk）的Spacex正在擾亂全球太空行業(yè)。包括中國和印度在內(nèi)的所有發(fā)射提供商都不得不重新考慮降低成本的方法。

再到今天Blue Origin的2億美金的發(fā)動機工廠建設(shè)，可以說3D打印在火箭發(fā)動機領(lǐng)域的應(yīng)用經(jīng)歷過了多年的“厚積”技術(shù)沉淀，到了產(chǎn)業(yè)化的“薄發(fā)”制造階段了。

3D打印開啟了下一代經(jīng)濟性的火箭發(fā)動機制造之路，而或許這將成為NASA與ESA搶灘低成本、可重復(fù)利用的下一代火箭發(fā)動機的觸發(fā)因素。

人類探索太空的發(fā)展歷程中，一邊是引爆行業(yè)競爭的可回收、低成本火箭，一邊是起著四兩撥千斤重要性的3D打印技術(shù)。這其中的競爭規(guī)則，值得深思。

圖片：3D打印國家指數(shù)，中國處于第二梯隊，在將3D打印技術(shù)實現(xiàn)商業(yè)轉(zhuǎn)化方面存在這躋身于第一梯隊的機會。

正如微軟的現(xiàn)任CEO薩提亞在刷新一書中提到的“真正創(chuàng)造經(jīng)濟機會的是使用技術(shù)的強度，而不是單純獲得技術(shù)。國家究竟是將技術(shù)束之高閣，還是對勞動力展開有針對性的培訓(xùn)，讓他們創(chuàng)造最大的生產(chǎn)率？這就是強度。問題不只是技術(shù)何時到來，還在于使用技術(shù)的強度。”

的確，雖然我國對3D打印的戰(zhàn)略地位給予了充分的肯定和重視，但不足之處是目前還停留在偏重?fù)碛屑夹g(shù)的層面上，此外，目前科研院所前期投資了大量資金購買的3D打印設(shè)備，又面臨著束之高閣之痛。我國需要給予對3D打印技術(shù)的運用強度方面充分的重視，在推動3D打印發(fā)展方面需要在應(yīng)用領(lǐng)域加大力度，因為每個產(chǎn)業(yè)化的機會背后都蘊含著多年的探索實驗這樣的“厚積”階段的技術(shù)積累，只有這樣才能實現(xiàn)使用技術(shù)的強度。

來源：3D科學(xué)谷