早在2018年,火箭公司Launcher的首席执行官兼创始人Max Haot一直在寻找一种解决方案,为他的火箭发动机3d打印整个燃烧室。零件通常非常大,并且具有复杂的内部再生冷却通道,因此,很难找到一种青岛3D打印工艺来生产大型的铜合金单件零件,这很困难,但对于Launcher追求高性能和低生产成本的目标而言至关重要。该公司求助于制造商增材制造定制机器(AMCM),以开发出适合该工作的理想打印机。九个月后,AMCM发布了其M4K工业金属3D打印机,并用铸造铝合金打印了第一个燃烧室模型。
从那时起,Launcher和EOS集团旗下的AMCM建立了长期的合作伙伴关系,从而创造了世界上最大的单部件3D打印燃烧室。现在,这家火箭制造商宣布购买M4K打印机,以在其位于加利福尼亚州霍桑市的新总部和生产工厂制造燃烧室。通过增材制造整个10吨力E-2火箭发动机,Launcher希望继续开发其轨道运载火箭。一旦完成,火箭将准备在2026年之前将小型卫星商业交付到低地球轨道(LEO)。由于发动机将需要更少的推进剂才能进入轨道,该公司希望每颗火箭运送更多的卫星货物并提供更低的价格要比竞争对手高。
在宣布购买的LinkedIn帖子中,Haot表示:“ 2017年,太空工业需要突破济南3D打印技术,才能打印出更大的液体火箭发动机。为了应对挑战,我们与AMCM GmbH合作创建了AMCM M 4K 3D打印机,用于以铜合金的单个部件打印Launcher的E-2液体火箭发动机舱。
AMCM说,大多数制造3D打印液体火箭发动机的公司被迫设计更小的发动机或生产多部分燃烧室,以适应商业3D打印机有限的构造体积限制。但是,Launcher需要将E-2发动机燃烧室作为一个整体进行青岛3D打印服务,以实现最佳的冷却通道设计,更少的零件,更简单的工艺以及更低的总体生产成本。
航天公司的胶南3D打印液体火箭发动机依靠Inconel合金作为燃烧室材料时,Launcher求助于NASA研究以了解有关胶州3D打印铜的更多信息。然后,他们要求AMCM和EOS提供支持以印刷铜合金,该铜合金具有最佳的导热性,可实现更有效的再生冷却。得益于Launcher的设计,青岛3D打印铜合金的使用以及独特的液氧冷却系统,当前正在测试的原型小规模发动机非常高效(根据Launcher而言,其效率超过98%),从而产生了蓝色的废气羽流。对于煤油发动机来说是前所未有的。
AMCM董事总经理Martin Bullemer指出了金属增材制造在生产液体火箭发动机方面的几个主要优势,包括降低制造成本和提高设计灵活性。但是单件打印不仅可以降低成本,还可以实现最高性能的再生冷却设计。Bullemer说,这些好处的结果是改进了的推进系统,该系统使用更少的推进剂,运载更大的有效载荷,并使新的构想和应用得以实现。专家强调:“增材制造正在彻底改变太空工业,像Launcher这样的创新公司正在利用这种先进的青岛3D打印技术。”
定制的高性能直接金属激光固化(DMLS)M4K3d打印机现已在AMCM位于德国施塔恩贝格(Starnberg)扩建的工厂中进行批量生产,可量身定制,以生产高度高达一米(40英寸)的大型应用,并能够印刷铜合金,液体火箭发动机燃烧室生产的最先进材料。
AMCM M 4K建立在EOS M 400平台上,非常适合要求苛刻的AM应用,并具有高达400或1.000瓦的激光功率。其他功能包括框架设计的坚固性,新的过滤系统和可选的软涂层。开箱即用的AMCM M 4K可以使用多种材料制造应用,而不仅仅是铝和镍合金等铜合金。
与合作伙伴AMCM合作,Launcher于2019年10月制造了首台火箭发动机。2020年10月在美国宇航局密西西比州的斯坦尼斯航天中心进行试射,这是美国空军获得150万美元奖金的一部分,该公司决定是时候购买M4K了。 。新平台将成为Launcher在加利福尼亚州新的24,000平方英尺建筑中的一部分,它将在那里完成其运载工具。