埃隆·馬斯克聲稱：“SpaceX擁有世界上最先進(jìn)的金屬3D打印技術(shù)。”

Raptor 3發(fā)動機(jī)，圖片來源：SpaceX

2024年8月6日，據(jù)資源庫了解，近日，SpaceX的第一臺猛禽3 (Raptor 3) 火箭發(fā)動機(jī)正式下線。它采用了更加流線型、一體化的設(shè)計(jì)。相比前兩代，猛禽3的性能得到顯著提升，推力高達(dá)280噸，比沖350秒，質(zhì)量僅1525千克。它看上去就是一件藝術(shù)品，與猛禽1和猛禽2相比，猛禽3的整機(jī)結(jié)構(gòu)簡化做到了極致。

與之前的猛禽1代和2代發(fā)動機(jī)并排對比，我們明顯可以看到3代發(fā)動機(jī)的外部零件大幅減少，甚至簡化到了不合常理的程度。根據(jù)官方的說法，原本發(fā)動機(jī)中的很多復(fù)雜結(jié)構(gòu)都被隱藏了，設(shè)計(jì)上采用了整體的冷卻通道壁。此外，還有一些結(jié)構(gòu)被刪去或者集成，尤其是某些二級管路被集成到主泵中。這種設(shè)計(jì)大幅簡化了三代猛禽的結(jié)構(gòu)，使發(fā)動機(jī)更輕，推力更大。

但設(shè)計(jì)上能夠?qū)崿F(xiàn)，并不代表就能夠制造出來。因?yàn)槔鋮s通道壁的制造非常復(fù)雜，需要復(fù)雜的機(jī)加工和釬焊。很顯然，SpaceX已經(jīng)找到了合適的解決方案。雖然官方并沒有明確說明，但我們猜測很大可能是使用3D打印解決了這一問題。

8月3日，SpaceX 創(chuàng)始人埃隆·馬斯克在社交媒體平臺 X（此前的推特）上發(fā)布了一篇帖子，分享了最新的猛禽發(fā)動機(jī)真實(shí)照片，并附文稱：“簡化猛禽發(fā)動機(jī)、內(nèi)化二次流道，以及為暴露組件添加了再生冷卻，這些工作量是驚人的。因此第三代猛禽無需熱防護(hù)罩，從而消除了隔熱罩的重量和復(fù)雜性以及滅火系統(tǒng)。相比于二代猛禽，三代猛禽更輕、推力更大、效率更高?！辈⒙暦QSpaceX擁有世界上“最先進(jìn)的金屬3D打印技術(shù)”

雖然SpaceX尚未提供任何有關(guān)如何使用3D打印來優(yōu)化猛禽發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)或內(nèi)部化其中一些組件的具體信息，但馬斯克在進(jìn)一步評論中間接給出了答案，他回應(yīng)道：“確實(shí)如此。人們普遍不知道SpaceX擁有世界上最先進(jìn)的金屬3D打印技術(shù)?！?br />
而該觀點(diǎn)也并不是馬斯克第一次發(fā)表。此前在6月10日的一場長達(dá)5個(gè)小時(shí)的直播中，他表示，SpaceX擁有世界上最先進(jìn)的金屬3D打印能力，猛禽發(fā)動機(jī)的許多零件都是金屬3D打印的。馬斯克還指出，如果零件具有復(fù)雜的幾何形狀和大量的內(nèi)部流動結(jié)構(gòu)，那就很難鑄造，比如渦輪泵外殼。在這種情況下，打印可能就是一個(gè)更好的選擇。

事實(shí)上，十多年前，SpaceX就開始通過3D打印來創(chuàng)建高性能的火箭零件。2013年，SpaceX成功通過EOS金屬3D打印機(jī)制造SuperDraco火箭發(fā)動機(jī)引擎室，使用了鎳鉻高溫合金材料。2014年，SpaceX推出了Falcon 9火箭，該火箭具有3D打印的氧化劑閥體（MOV）主體，該閥門在低溫和高振動條件下成功運(yùn)行。

據(jù)了解，SpaceX的產(chǎn)品中，為星艦提供動力的猛禽發(fā)動機(jī)的渦輪泵外殼、噴油器板，為獵鷹提供動力的梅林發(fā)動機(jī)的推力室、噴嘴及延伸件，還有上一代火箭的隔熱罩、用于控制推進(jìn)劑流量的閥門和配件等元件都是由3D打印而成。只不過這一次，3D打印在猛禽3發(fā)動機(jī)中的應(yīng)用被詮釋得更加徹底，或者說是關(guān)鍵，少了它可能就做不成了。

不過，SpaceX具體使用的是哪一種增材制造工藝還不得而知，盡管公開的信息仍然很少，但激光束粉末床熔合(PBF-LB)和定向能量沉積(DED)被認(rèn)為是SpaceX使用最廣泛的金屬增材制造工藝。PBF一般用于高精度幾何復(fù)雜件，屬于中小型零部件，比如燃燒室襯里；DED更加適合于大尺寸部件的制造，比如高1.8米、直徑1.5米的大型火箭發(fā)動機(jī)噴嘴。

在《埃隆馬斯克傳》中，有一段是關(guān)于猛禽3發(fā)動機(jī)的討論：

“馬斯克逼著工程師們精簡發(fā)動機(jī)的部件，將發(fā)動機(jī)上任何不必要的東西都去掉，目的是提升可靠性，降低制造成本......在第一性原理目標(biāo)驅(qū)動，以及馬斯克的高壓威逼下，SpaceX的工程師們只能執(zhí)行，了解每一個(gè)部件存在的意義和必要性，然后他們把沿用了幾十年的復(fù)雜結(jié)構(gòu)給去了，做成了現(xiàn)在的猛禽3發(fā)動機(jī)的樣子?！?br />
有時(shí)候，打破規(guī)則，不自我束縛，才發(fā)現(xiàn)做成功一件事情也沒有想象中那么難。

3D打印助力航空航天發(fā)展的故事還在繼續(xù)，不只有SpaceX，還包括國內(nèi)的天兵科技、藍(lán)箭航天、星河動力、深藍(lán)航天等眾多公司。

埃隆·馬斯克聲稱：“SpaceX擁有世界上最先進(jìn)的金屬3D打印技術(shù)。”

Raptor 3發(fā)動機(jī)，圖片來源：SpaceX

2024年8月6日，據(jù)資源庫了解，近日，SpaceX的第一臺猛禽3 (Raptor 3) 火箭發(fā)動機(jī)正式下線。它采用了更加流線型、一體化的設(shè)計(jì)。相比前兩代，猛禽3的性能得到顯著提升，推力高達(dá)280噸，比沖350秒，質(zhì)量僅1525千克。它看上去就是一件藝術(shù)品，與猛禽1和猛禽2相比，猛禽3的整機(jī)結(jié)構(gòu)簡化做到了極致。

與之前的猛禽1代和2代發(fā)動機(jī)并排對比，我們明顯可以看到3代發(fā)動機(jī)的外部零件大幅減少，甚至簡化到了不合常理的程度。根據(jù)官方的說法，原本發(fā)動機(jī)中的很多復(fù)雜結(jié)構(gòu)都被隱藏了，設(shè)計(jì)上采用了整體的冷卻通道壁。此外，還有一些結(jié)構(gòu)被刪去或者集成，尤其是某些二級管路被集成到主泵中。這種設(shè)計(jì)大幅簡化了三代猛禽的結(jié)構(gòu)，使發(fā)動機(jī)更輕，推力更大。

但設(shè)計(jì)上能夠?qū)崿F(xiàn)，并不代表就能夠制造出來。因?yàn)槔鋮s通道壁的制造非常復(fù)雜，需要復(fù)雜的機(jī)加工和釬焊。很顯然，SpaceX已經(jīng)找到了合適的解決方案。雖然官方并沒有明確說明，但我們猜測很大可能是使用3D打印解決了這一問題。

8月3日，SpaceX 創(chuàng)始人埃隆·馬斯克在社交媒體平臺 X（此前的推特）上發(fā)布了一篇帖子，分享了最新的猛禽發(fā)動機(jī)真實(shí)照片，并附文稱：“簡化猛禽發(fā)動機(jī)、內(nèi)化二次流道，以及為暴露組件添加了再生冷卻，這些工作量是驚人的。因此第三代猛禽無需熱防護(hù)罩，從而消除了隔熱罩的重量和復(fù)雜性以及滅火系統(tǒng)。相比于二代猛禽，三代猛禽更輕、推力更大、效率更高?！辈⒙暦QSpaceX擁有世界上“最先進(jìn)的金屬3D打印技術(shù)”

雖然SpaceX尚未提供任何有關(guān)如何使用3D打印來優(yōu)化猛禽發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)或內(nèi)部化其中一些組件的具體信息，但馬斯克在進(jìn)一步評論中間接給出了答案，他回應(yīng)道：“確實(shí)如此。人們普遍不知道SpaceX擁有世界上最先進(jìn)的金屬3D打印技術(shù)?！?br />
而該觀點(diǎn)也并不是馬斯克第一次發(fā)表。此前在6月10日的一場長達(dá)5個(gè)小時(shí)的直播中，他表示，SpaceX擁有世界上最先進(jìn)的金屬3D打印能力，猛禽發(fā)動機(jī)的許多零件都是金屬3D打印的。馬斯克還指出，如果零件具有復(fù)雜的幾何形狀和大量的內(nèi)部流動結(jié)構(gòu)，那就很難鑄造，比如渦輪泵外殼。在這種情況下，打印可能就是一個(gè)更好的選擇。

事實(shí)上，十多年前，SpaceX就開始通過3D打印來創(chuàng)建高性能的火箭零件。2013年，SpaceX成功通過EOS金屬3D打印機(jī)制造SuperDraco火箭發(fā)動機(jī)引擎室，使用了鎳鉻高溫合金材料。2014年，SpaceX推出了Falcon 9火箭，該火箭具有3D打印的氧化劑閥體（MOV）主體，該閥門在低溫和高振動條件下成功運(yùn)行。

據(jù)了解，SpaceX的產(chǎn)品中，為星艦提供動力的猛禽發(fā)動機(jī)的渦輪泵外殼、噴油器板，為獵鷹提供動力的梅林發(fā)動機(jī)的推力室、噴嘴及延伸件，還有上一代火箭的隔熱罩、用于控制推進(jìn)劑流量的閥門和配件等元件都是由3D打印而成。只不過這一次，3D打印在猛禽3發(fā)動機(jī)中的應(yīng)用被詮釋得更加徹底，或者說是關(guān)鍵，少了它可能就做不成了。

不過，SpaceX具體使用的是哪一種增材制造工藝還不得而知，盡管公開的信息仍然很少，但激光束粉末床熔合(PBF-LB)和定向能量沉積(DED)被認(rèn)為是SpaceX使用最廣泛的金屬增材制造工藝。PBF一般用于高精度幾何復(fù)雜件，屬于中小型零部件，比如燃燒室襯里；DED更加適合于大尺寸部件的制造，比如高1.8米、直徑1.5米的大型火箭發(fā)動機(jī)噴嘴。

在《埃隆馬斯克傳》中，有一段是關(guān)于猛禽3發(fā)動機(jī)的討論：

“馬斯克逼著工程師們精簡發(fā)動機(jī)的部件，將發(fā)動機(jī)上任何不必要的東西都去掉，目的是提升可靠性，降低制造成本......在第一性原理目標(biāo)驅(qū)動，以及馬斯克的高壓威逼下，SpaceX的工程師們只能執(zhí)行，了解每一個(gè)部件存在的意義和必要性，然后他們把沿用了幾十年的復(fù)雜結(jié)構(gòu)給去了，做成了現(xiàn)在的猛禽3發(fā)動機(jī)的樣子?！?br />
有時(shí)候，打破規(guī)則，不自我束縛，才發(fā)現(xiàn)做成功一件事情也沒有想象中那么難。

3D打印助力航空航天發(fā)展的故事還在繼續(xù)，不只有SpaceX，還包括國內(nèi)的天兵科技、藍(lán)箭航天、星河動力、深藍(lán)航天等眾多公司。