随着太空探索技术公司(SpaceX)和蓝色起源(Blue Origin )等民营航天公司的崛起(qǐ),新的技(jì)术和运营理念正在飞速改变商业航(háng)天的发展。
低成(chéng)本是民营航天公司的一大优势。为实现更低(dī)成本(běn)发射,3D打印火箭成为多家公司的尝试方向。
2019年底,在(zài)德(dé)国(guó)法兰克福举行的全(quán)球最大3D打印贸易展上,Titomic展(zhǎn)出其(qí)制造的(de)一枚5.5米高的钛合金火箭,这是目前(qián)全球最大(dà)的3D打印钛合金火箭(jiàn)。
这枚火(huǒ)箭是昆(kūn)士兰Gilmour Space技术公司制造的27米火箭(jiàn)的(de)缩小(xiǎo)版模型,整体制(zhì)造完成只用了27.6小时。
Titomic在YouTube发布(bù)的视(shì)频里称,采用性能优(yōu)越(yuè)的钛合金和其他高性(xìng)能(néng)合金(jīn),该公司可以在165个小时内(nèi)制造出一枚全尺寸的完(wán)整火箭。
Titomic成立于2014年,主要从事大尺寸金属零件及复(fù)杂形状(zhuàng)零件的大批(pī)量生产。它采用一种被称作 Titomic动力聚合(Dynamic Fusion)的(de)技术,将钛金属(shǔ)和非金(jīn)属粉末等原(yuán)料喷覆在支(zhī)架上(shàng)进行3D打印(yìn)。由此制造的火箭(jiàn),具有(yǒu)质量(liàng)更轻、强度更大、成(chéng)本(běn)更低的特点。
Titomic已(yǐ)将该技术广泛地应用在(zài)自行车制(zhì)造、船舶(bó)零件和商业航(háng)天领域。

钛被称(chēng)作宇宙金属(shǔ)或太空(kōng)金属(shǔ),是航天工业(yè)中的一种重要原材(cái)料,具有很好的(de)耐腐(fǔ)蚀(shí)性,重量仅为钢铁的一半,且强度高于铝材和(hé)钢材,在火箭和导弹的制造中(zhōng)得到了广(guǎng)泛应用。
据Titomic介绍,航(háng)空航天产业是钛合金的最大客户,用钛合金可以制造机身、轴(zhóu)承(chéng)、外壳、起(qǐ)落架(jià)等构件,具备优良的耐(nài)热、耐腐蚀(shí)性,高强(qiáng)度和低密度。
Titomic表示(shì),在目前的(de)航空航天工业中(zhōng),超过九成(chéng)的材料直接在(zài)铝材或钛合金的坯(pī)料上加工而成。3D打印技术几乎可以直接将零件制(zhì)成所(suǒ)需的形状,只需要消耗之前金属用量的10%,将BTF比降低80%。这显(xiǎn)著地提高(gāo)了公司的盈利能力,并将火箭生(shēng)产(chǎn)时(shí)间从数天(tiān)缩(suō)短至数小时。
BTF比 ,即Buy-to-fly ratio,指的是制造一个零(líng)件所(suǒ)需原材料量与最终零件中所含(hán)有材料量的(de)比率。BTF比(bǐ) 越高,意(yì)味(wèi)着零(líng)部件生(shēng)产成本越(yuè)高。
Titomic并不是唯一(yī)一家从事3D打印(yìn)火箭(jiàn)技术的公司。
成立于(yú)2016年的美国(guó)初创航天(tiān)公司——相对论(lùn)太空公司(Relativity Space),在2019年10月完(wán)成了1.4亿美元的融资(zī)。这部分(fèn)资金(jīn)将支持(chí)该公司用3D打印技术发展火箭与航天(tiān)事业。

相对论太空公司(sī)称,从理论(lùn)上讲,他(tā)们能在60天时间内完成火箭发射前的准备工(gōng)作,包括原材料的准备、生产组装(zhuāng),再到登上(shàng)发射台。
据CNBC报道,相对(duì)论空间公(gōng)司的(de)首席(xí)执行官Tim Ellis表示,相对论空间公司的3D打印火(huǒ)箭(jiàn)将在2021年初进行首次轨(guǐ)道(dào)发(fā)射。
相对论空间公司最新型号的专利(lì)3D打印机名为星际(jì)之(zhī)门(Star Gate),该(gāi)打印机(jī)高30英尺,拥(yōng)有多(duō)个触手(shǒu)。Terran-1号火箭是星际之门打印的第一枚(méi)火箭(jiàn),其全身95%零部件(jiàn)由3D打印(yìn)机制造。