根據泰伯智庫,2023-2028年,商業航天產業將進入發展黃金期,預計2025年市場規模將達2.8萬億元。雖然起步晚於國外,但國內商業航天業發展勢頭迅猛。商業航天進入發展快車道,將極大的刺激金屬3D列印的發展。
根據AMPower 2023全球工業增材製造市場報告,2022年選區熔融金屬3D列印的一個直觀的發展趨勢是超過600厘米加工尺寸的大型設備需求上升,其中航空航天領域購買的金屬3D列印設備單台均價在100萬歐元以上,一方面滿足大尺寸加工零件需求,一方面滿足小批量零件的量產製造需求。另外一個特徵是此前DED定向能量沉積3D列印技術普遍被用來作為零件修復的一項技術,而過去一年的發展趨勢是這項技術被越來越多的用於大尺寸零件的製造需求。
/ 製造中廣泛採用3D列印技術
2023年4月2日16時48分15秒,由我國商業航天企業天兵科技自主研發的天龍二號遙一運載火箭在酒泉衛星發射中心點火起飛,成功將「愛太空科學號」遙感衛星送入500公里高度太陽同步軌道,發射任務取得圓滿成功。根據天兵科技,天龍二號作為我國商業航天首款成功入軌的液體運載火箭,開闢了我國商業航天從固體向液體運載火箭跨越的新時代。
西安航天發動機有限公司為此次發射提供3台YF-102/85噸級開式循環液氧煤油發動機,這是85噸級開式循環液氧煤油發動機飛行首秀,也是航天六院自確立「八年九機」規劃目標以來首款成功投入應用的發動機。
YF-102發動機是由航天科技六院自主研製,為適應航天運載市場高密度、低成本發射任務需求,在現役常規推進劑發動機基礎上快速研製的一種開式循環液氧煤油發動機。
西安航天發動機有限公司
該發動機採用現有常規運載發動機技術,材料體系和製造工藝成熟,可靠性高,目前開展研製試車14次。
天兵科技
在發動機製造中,西發公司廣泛採用3D列印技術,實現工藝方案的快速驗證。突破了發生器離心式噴注器一體化增材製造成形及後處理技術、推力室噴注器環變形控制技術、噴注小孔群精密加工技術、自擊式噴注器銅-鋼盤環釺焊技術、渦輪氧泵快速砂型鑄造技術、二級輪盤釺焊工藝控制技術、不鏽鋼複雜殼體毛坯3D列印成形技術、低溫氧閥密封技術等多項型號關鍵技術,從「圖紙「到「實物」再到首飛成功,僅用不到4年時間。
此外通過採用內高壓成形工藝、磨料流光整工藝、自動鉚接技術、燃燒部件氧化鋯噴塗工藝、高溫部件搪瓷塗層工藝等工藝技術改進,進一步提高產品質量可靠性。
西安航天發動機有限公司
為實現型號快速研製,西發公司提前策劃,實施鍛鑄件周供應計劃、提前投產加工周期長、加工難度大的產品,保證齊套節點要求,各組件滾動化生產,提前保證重要組件齊套;實行周例會、日報告制度,加大研製攻關的檢查和推進力度,實現現場問題1小時反饋,當天解決問題處理制度,保證產品研製生產進度。
西安航天發動機有限公司
在產品保證方面,西發公司下發了《YF-102發動機交付產品生產質量保證措施》和《關於對YF-102飛行產品及後續生產零組件加嚴質量要求的通知》,對發動機在物資質量控制、工藝管理、製造過程控制、裝配及試驗質量控制、多餘物、多媒體、力矩、焊縫質量、對外接口、檢查確認放行及評審交付等方面提出了嚴格的質量控制要求,同時組織技術、管理人員對技術狀態控制情況、過程質量控制情況、實物滿足技術文件要求情況、技術問題處理等進行嚴格審查和把關,嚴管發動機技術狀態和實物狀態。
YF-102發動機海平面推力620KN,可根據用戶需求在620KN~835KN之間定製,可適應不同中小型推力火箭發射。
圖文 l 天兵科技、西安航天發動機有限公司
知之既深,行之則遠。基於全球範圍內精湛的製造業專家智囊網絡,3D科學谷為業界提供全球視角的增材與智能製造深度觀察。有關增材製造領域的更多分析,請關注3D科學谷發布的白皮書系列。