随着太空探索技术公司(SpaceX)和蓝色起源(Blue Origin )等民营航天公司(sī)的崛(jué)起,新的技术和(hé)运营理念正在飞速(sù)改变商业航天的发展。
低(dī)成本是民营航天公司的(de)一大优势。为(wéi)实现更(gèng)低成本(běn)发射,3D打印火(huǒ)箭(jiàn)成为多家公司的尝试方向。
2019年底,在德(dé)国法兰克(kè)福举行(háng)的全球最大3D打印(yìn)贸(mào)易展(zhǎn)上,Titomic展出其制造的一枚5.5米高的钛合金(jīn)火箭,这是目前全球最大的3D打印钛合金火箭。
这(zhè)枚火箭是昆(kūn)士兰Gilmour Space技(jì)术(shù)公司(sī)制(zhì)造的27米火箭的缩小版模型,整(zhěng)体制造(zào)完成只用了27.6小时(shí)。
Titomic在YouTube发布的(de)视频(pín)里(lǐ)称,采用性(xìng)能(néng)优越的钛(tài)合(hé)金和其他高性能合金,该公(gōng)司可以(yǐ)在165个小时(shí)内制造出一枚(méi)全尺寸的完整火箭。
Titomic成立于2014年(nián),主要从事大尺寸金属(shǔ)零件及(jí)复杂形状零(líng)件的(de)大批量生产。它采(cǎi)用一种被(bèi)称作 Titomic动(dòng)力聚合(Dynamic Fusion)的技术,将钛金属和非金属粉末等原料(liào)喷(pēn)覆在支架上进行3D打印(yìn)。由此制(zhì)造(zào)的火箭(jiàn),具有质量更轻、强度(dù)更大(dà)、成本更低的特点。
Titomic已将该技(jì)术广泛地应用在自(zì)行车制造、船舶(bó)零件和商业航天领域。

钛被称作宇宙金属或太(tài)空金属,是航天(tiān)工业中的一种(zhǒng)重要原(yuán)材料,具有很好的耐腐(fǔ)蚀性,重量仅(jǐn)为钢铁的(de)一半,且强度高于铝材和(hé)钢材,在(zài)火(huǒ)箭和导弹的制(zhì)造中(zhōng)得到了广泛应用。
据Titomic介绍,航(háng)空航天(tiān)产业是钛合金(jīn)的最大客户,用钛合金可(kě)以制造机身、轴承、外壳、起落架(jià)等构件,具备(bèi)优良的耐(nài)热、耐腐蚀性(xìng),高(gāo)强度和低密度。
Titomic表示,在目前的(de)航空航天工业中,超过九成(chéng)的材料直接(jiē)在铝材或钛合金的坯料上加(jiā)工而成。3D打印技术几乎可以直接将零件制成所需的形状,只需要消(xiāo)耗之前金属用(yòng)量的10%,将(jiāng)BTF比降低80%。这显著地提高了公司的盈利能力,并将火箭生产时间从(cóng)数天缩(suō)短(duǎn)至数小时。
BTF比 ,即Buy-to-fly ratio,指的是制造一(yī)个零件所需原材料量与(yǔ)最终零件中所含有材料量的比率。BTF比 越高(gāo),意味着零部件生产(chǎn)成本越高。
Titomic并不是唯一(yī)一(yī)家(jiā)从事3D打印火箭技(jì)术的公司。
成立于(yú)2016年的美国初创航天公司——相(xiàng)对论(lùn)太空公司(Relativity Space),在2019年10月完(wán)成了1.4亿美元的融资。这部(bù)分(fèn)资金(jīn)将支持该公司用(yòng)3D打印技术发展(zhǎn)火箭(jiàn)与航天事(shì)业。

相对论(lùn)太空(kōng)公司称(chēng),从理论上讲,他们能(néng)在60天时间内完成火(huǒ)箭发射前的准备工作,包括原材料的(de)准备、生(shēng)产(chǎn)组装,再到登上发射台。
据CNBC报道,相对论空间(jiān)公(gōng)司的首席执(zhí)行官(guān)Tim Ellis表示,相对论空间公(gōng)司的3D打(dǎ)印火箭将在2021年初进行首次轨(guǐ)道发射。
相对论空间公司最新型号的专(zhuān)利3D打印机名为星际之门(Star Gate),该打印(yìn)机高30英尺,拥有多个触手(shǒu)。Terran-1号火箭是星际之(zhī)门打印(yìn)的第一(yī)枚(méi)火箭(jiàn),其全身95%零部件由3D打印机制造。