根據(jù)3D科學(xué)谷的市場了解，AR1是一款50萬磅推力級的液氧/煤油發(fā)動機，美國希望用它來替代俄羅斯的RD-180發(fā)動機。

根據(jù)CNBC2021年1月13日消息，Aerojet Rocketdyne完成了AR1的建造，點火測試計劃于2022年啟動。而根據(jù)3D科學(xué)谷的市場了解，Aerojet Rocketdyne于2015年就成功完成了對其AR1增壓發(fā)動機關(guān)鍵部件的熱點火測試。

下一代火箭發(fā)動機的激烈競爭角逐

當(dāng)傳統(tǒng)制造技術(shù)無法滿足要求時，3D打印技術(shù)為其開辟了一條全新的道路。金屬3D打印技術(shù)以其能夠快速制備具有高材料性能、異形結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)一體化整體特性的零部件特點，開啟了下一代產(chǎn)品的創(chuàng)新途徑。

關(guān)于3D打印在航天發(fā)動機方面的應(yīng)用，在3D科學(xué)谷發(fā)布過的《3D打印與航天白皮書》中重點介紹了3D打印可以將原本通過多個構(gòu)件組合的零件進行一體化打印，這樣不僅實現(xiàn)了零件的整體化結(jié)構(gòu)，避免了原始多個零件組合時存在的連接結(jié)構(gòu)（法蘭、焊縫等），也可以幫助設(shè)計者突破束縛實現(xiàn)功能最優(yōu)化設(shè)計。一體化結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)除了帶來輕量化的優(yōu)勢，減少組裝的需求也為企業(yè)提升生產(chǎn)效益打開了可行性空間。

AR1發(fā)動機

Aerojet Rocketdyne在過去二十多年中投入了大量時間和資源開發(fā)3D打印/增材制造應(yīng)用，以滿足火箭發(fā)動機和防御系統(tǒng)應(yīng)用的嚴格要求。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場研究，近年來，Aerojet Rocketdyne在開發(fā)該技術(shù)方面取得了多項成功，產(chǎn)品范圍廣泛，包括部件原型，以及進行點火試驗的完全由3D打印技術(shù)制造的發(fā)動機和推進系統(tǒng)。

3D打印噴射器技術(shù)

根據(jù)3D科學(xué)谷的深入了解，2015年NASA和Aerojet Rocketdyne公司就完成了對其火箭AR1增壓發(fā)動機噴油嘴的測試，目的是為了評估各種主要噴油部件的設(shè)計和制造方法。噴射器是用選區(qū)激光熔化金屬3D打印技術(shù)制造的。測試在超過2000 psi的壓力下進行，在當(dāng)時這是火箭發(fā)動機應(yīng)用中一個3D打印部件的最高壓力熱點火測試。測試結(jié)果表明僅在主噴射器一項，3D打印就把零部件的交貨時間減少了近9個月，并降低了70%的成本。

3D打印銅合金

根據(jù)3D科學(xué)谷的深入了解，Aerojet Rocketdyne在3D打印的銅合金推力室部件方面具備一定的開發(fā)經(jīng)驗，相比傳統(tǒng)的制造工藝，選區(qū)激光熔化3D打印技術(shù)為推力室的設(shè)計帶來了更高的自由度，使設(shè)計師可以嘗試具有更高熱傳導(dǎo)能力的先進結(jié)構(gòu)。而增強的熱傳導(dǎo)能力使得火箭發(fā)動機的設(shè)計更加緊湊和輕量化，這正是火箭發(fā)射技術(shù)所需要的。

通過選區(qū)激光熔化 3D打印技術(shù)制造優(yōu)化升級的推力室部件，Aerojet Rocketdyne的銅合金推力室制造周期為1個月，比以往的制造周期縮短了數(shù)月。由于根據(jù)3D打印技術(shù)的特點進行了設(shè)計改進，Aerojet Rocketdyne 降低了制造過程的復(fù)雜性，并且獲得了更低的制造成本。

競爭目前失利于BE-4

根據(jù)3D科學(xué)谷的深度市場了解，AR-1目前在贏得市場訂單方面失利于Blue Origin的BE-4發(fā)動機。而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。BE-4除了主泵提供的推力，還通過幾個“升壓”渦輪泵，混合液態(tài)氧和天然氣從而提供500000磅的推力?？梢哉f3D打印在Blue Origin的發(fā)動機的生產(chǎn)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，更令人大開眼界。

Blue Origin的Ox Boost Pump增壓泵（OBP）設(shè)計利用增材制造技術(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。更多信息請參考3D科學(xué)谷發(fā)布的《3D打印與航天制造業(yè)白皮書》《3D打印高溫合金白皮書》《3D打印與航空發(fā)動機白皮書》。

l AMPOWER與3D科學(xué)谷正在合作面向全球歐洲、美洲、亞洲市場發(fā)布的2020年全球增材制造研發(fā)市場報告，歡迎中國企業(yè)積極參于有關(guān)3D打印領(lǐng)域設(shè)備、軟件、材料的研發(fā)市場調(diào)查，敬請掃碼參與調(diào)研。