“天都二号”搭载3D打印贮箱成功发射,开启太空探索新纪元
“天都二号”搭载3D打印贮箱成功发射,开启太空探索新纪元
2024年3月20日,长征八号运载火箭在文昌航天发射场成功将“天都一号”、“天都二号”通导技术试验星送入预定轨道。其中,“天都二号”搭载的国产3D打印铝合金贮箱引发广泛关注,这一技术创新不仅展示了我国在航天器制造技术上的重大突破,更为未来太空探索任务设计带来了新的可能。
技术创新:3D打印贮箱的优势
贮箱是航天器的关键部件,主要用于储存推进剂。传统贮箱制造工艺复杂,需要经过多道工序,且对材料要求极高。而3D打印技术的应用,为贮箱制造带来了革命性的变化。
“天都二号”搭载的3D打印贮箱采用铝合金材料,通过激光熔融沉积技术逐层打印而成。这种制造方式具有以下显著优势:
材料利用率高:传统制造方式中,材料利用率通常只有10%-20%,而3D打印可以将材料利用率提高到90%以上,大大降低了制造成本。
结构优化:3D打印可以实现复杂结构的一体化制造,使贮箱结构更加优化,重量更轻,强度更高。这对于追求轻量化的航天器来说尤为重要。
制造周期短:传统制造方式需要数月时间,而3D打印可以在几天内完成,大大缩短了研制周期。
可靠性提升:一体化制造减少了焊接点,降低了泄漏风险,提高了贮箱的可靠性。
国内外应用现状
3D打印技术在航空航天领域的应用正在快速发展。美国在该领域持续领跑,但中国已逐步缩小差距。
在国内,多家企业在3D打印技术领域取得重要突破。例如,铂力特已助力东方空间、星际荣耀、蓝箭航天等多家商业航天客户发射、飞行试验取得成功;倍丰智能则为航发制造领域头部客户提供了大量研发服务,并已实现商业化应用;华曙高科在航空航天国家队以及深蓝航天等民营航天系列重要项目中得到批量应用。2024年4月,航天六院将我国首个3D打印卫星贮箱用于探月工程,标志着3D打印技术在太空在轨应用方面的进一步发展。
国际上,GE航空等巨头也在持续推动3D打印技术在航空发动机中的应用。例如,GE9X发动机集成了304个增材制造的零件,是新一代商用发动机家族中的巅峰之作。同时,GE还在大规模合并零件一体化制造领域引领技术发展,其最新的案例是3D打印了直径1米的In718高温合金航空部件,通过将150多个零件合并为一个,采用3D打印代替传统铸造,使零件的质量和成本降低了30%。
未来展望
3D打印技术在太空探索领域的应用前景广阔。随着技术的不断进步,未来我们可以期待:
就地资源利用:在月球或火星表面利用当地资源进行3D打印,实现原位制造,降低从地球运输物资的成本。
复杂结构制造:3D打印可以制造出传统工艺无法实现的复杂结构,为航天器设计带来更大自由度。
太空原位制造:随着太空3D打印技术的发展,未来可以在太空中直接制造大型结构,如空间站组件、太阳能帆板等。
快速原型迭代:3D打印可以大大缩短航天器部件的研发周期,加快技术迭代速度。
“天都二号”搭载3D打印贮箱的成功,标志着我国在这一领域迈出了重要一步。随着技术的不断进步和应用的深入,3D打印必将在未来的太空探索中发挥越来越重要的作用。