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(jī)工廠破土動工。本期，共同來領(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(jī)

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(jī)。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(jī)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(jī)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(jī)。

      Blue Origin發(fā)動機(jī)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(dá)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(jī)。

      而關(guān)于Blue Origin的火箭發(fā)動機(jī)工廠，機(jī)器人和增材制造（3D打?。┫嗷ソY(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(jī) – BE-3和新的BE-4。根據(jù)Blue Origin，這個工廠生產(chǎn)的發(fā)動機(jī)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(jī)，工廠還將有一個工程小組，將支持Blue Origin在實驗臺4670上進(jìn)行的那些發(fā)動機(jī)測試。

     根據(jù)中國3D打印網(wǎng)了解，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。

Review

     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(jī)工廠建設(shè)，可以說3D打印在火箭發(fā)動機(jī)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(jì)性的火箭發(fā)動機(jī)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(jī)的觸發(fā)因素。

3D科學(xué)谷看到在人類探索太空的發(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(jī)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(jì)機(jī)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(jī)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。