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德国航天中心与3D Systems携手设计液体火箭发动机喷射器

  • 分类:行业新闻
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  • 来源:
  • 发布时间:2019-02-13
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【概要描述】SMILE项目的发动机喷射器,通过金属3D打印设计,获得了优异的混合燃烧效率、达到轻质特点且部件数量经过整合后显著减少,30个零散部件整合为一个整体性部件

德国航天中心与3D Systems携手设计液体火箭发动机喷射器

【概要描述】SMILE项目的发动机喷射器,通过金属3D打印设计,获得了优异的混合燃烧效率、达到轻质特点且部件数量经过整合后显著减少,30个零散部件整合为一个整体性部件

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  SMILE项目的发动机喷射器,通过金属3D打印设计,获得了优异的混合燃烧效率、达到轻质特点且部件数量经过整合后显著减少,30个零散部件整合为一个整体性部件

  挑战:

  为小型卫星运载火箭设计制造可重复使用的液体火箭发动机喷射器

  解决方案:

  3D Systems鲁汶客户创新中心基于对增材制造丰富的设计经验,使用金属3D打印机ProX DMP 320和一种适用于高温应用的镍铬基超耐热合金LaserForm® Ni718 (A)达成德国航天中心要求。

  成果:

  • 优化零件特性以提高性能

  • 将喷射头部件从30个零散部件整合为1个部件

  • 将喷射头部件重量降低10%

  欧盟地平线2020计划中有个项目名为”欧洲SMall创新发射器“(也就是SMILE项目), 旨在设计一种小型卫星运载火箭,将小型卫星(最多达150千克)送入与太阳同步的轨道。位于德国斯图加特的德国航天中心结构与设计研究所是14个参与项目的组织之一,并负责开发SMILE项目。该研究所对液体推进系统的关注是基于系统翻新和再利用的潜力,由此为小型卫星发射器提供更具成本效益的解决方案。

  鉴于液氧/煤油发动机喷射头部件的高度复杂性,德国航天中心DLR与3D Systems客户创新中心CIC合作,设计了一个3D打印喷射器,以此来实现新性能。3D Systems公司鲁汶中心是全球四个致力于加速先进应用的中心之一,为客户提供开发、验证和商业化产品所需的资源。

  德国航天中心决定采用3D打印喷射头,他们利用增材制造的关键优势,包括采用整体式设计来减少零件数量以及利用集成关键功能,如冷却流道,以此来更好的整体推进系统的性能。

德国航天中心与3D Systems携手设计液体火箭发动机喷射器

  通过金属3D打印的喷射头将30个零散部件整合为1个整体式部件,并减重10%

  马库斯·库恩和伊利亚·穆勒在德国航天中心管理喷射头项目,他们表示因为3D Systems的金属打印在航空航天领域有成功的应用,所以他们此次选择3D Systems作为合作伙伴。库恩提到:“基于DMP金属打印技术在航空方面的成功,我们认为3D Systems非常适合提供喷射头的设计到制造,可以挖掘传感器集成、燃料和冷却剂分配的新可能性。”

  火箭发动机的喷射器是燃料和氧化剂进入燃烧室的部分。成功的液体火箭燃料喷射器以特定方式推动部件,确保其雾化和适当混合,产生移动火箭所需的燃烧。

  3D Systems的项目工程师科恩·惠特表示,德国航天中心设想的液体燃料喷射头包含几个性能都需要通过DMP打印技术才能办到:”优化性能和冷却功能、压力和温度传感器通道

  的复杂设计和简化装配和保持生产的一致性和可重复性,这一切都需要ProX® DMP 320。”

德国航天中心与3D Systems携手设计液体火箭发动机喷射器

  对3D打印喷射头进行热火试验,显示其具有良好的混合和燃烧效率

  DMP金属打印可以帮助德国航天中心达成以下目标:

  • 通过燃料和冷却剂分配的新可能性,优化零件性能

  • 易于实现三维路径压力和温度传感器通道

  • 消除中间生产和装配环节

  • 不受传统制造方法的限制,独立地优化热、质量和水力性能

  • 避免装配故障点,提高整体设计的质量

  • 减少加工步骤,生产集成度高的多功能喷射器

  通过使用金属3D打印,航空航天中心能够彻底改变同轴喷射器的设计方法,无需多个组件,显著降低生产时间和成本。零件数量从30减少到1有助于最终减重10%,并消除了紧固处已知的故障点,有利于减少相关的质量管控措施,提升了系统性能。

  用精密金属打印整合部件

  3D Systems的应用工程师使用3DXpert软件来准备喷射头的文件进行打印。3DXpert是一款全方位的软件,涵盖了整个金属增材制造过程。3D Systems进行打印前准备工作,从而可以方便一处后处理众多粉末,同时还进行适印性检查,以便确保打印过程不会出现状况。

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