“这项技术进步意义重大，因为它使我们能够以比过去更低的成本生产出最困难、最昂贵的火箭发动机零件。”美国国家航空航天局（NASA）的“改变游戏规则”开发计划的经理德鲁·霍普（Drew Hope）说。“此外，它将引导航空航天行业内外的公司使用这种技术，并将这种制造技术应用于医疗、运输和基础设施行业。”
△1米多高的金属3D打印火箭发动机喷嘴
这种送粉定向能量沉积3D打印技术，是将金属粉末注入激光加热的熔融金属池或熔池中。吹粉喷嘴和激光光学元件集成在打印头中。打印头安装在机器人上，并由计算机控制，一层层打印堆叠沉积金属材料。这种制造方法具有许多优点，包括能够生产非常大的零件，例如3米、5米、甚至10米大；也可以用于打印非常复杂的零件，包括带有内部冷却液通道的发动机喷嘴，使低温推进剂穿过通道，将喷嘴温度保持在安全范围内。
△多种金属粉末材料同时打印
位于阿拉巴马州汉斯维尔的NASA 马歇尔太空飞行中心 RAMPT首席研究员保罗·格拉德（Paul Gradl）说：“制造喷嘴，对于传统工艺有着很大的挑战性，而且可能需要很长时间。我们将建造具有复杂内部特征的超大型部件，在以前这是不可能实现的。我们能够显著减少与制造通道冷却喷嘴和其他关键火箭部件相关的时间和成本。”
RAMPT团队最近3D打印NASA迄今为止最大的喷嘴，直径为40英寸（1米），高度为38英寸，带有一体化集成的冷却通道。制造时间达到了创纪录的水平，与传统焊接方法需要1年，而3D打印只用了30天。由于技术的飞速发展，完成时间比计划提前了一年。
RAMPT项目的成功吸引了NASA 太空发射系统（Space Launch System）火箭团队的注意。NASA的Space Launch System和“猎户座”飞船是深空探测计划的支柱，其中包括2024年将第一名女性和第二名男子送入月球，并在十年后建立起可持续的勘探体系。Space Launch System计划购买送粉定向能量沉积制造工艺的设备，目的是对它进行航天认证。他们与RAMPT一起使用这个技术来构建和评估直径不超过5英尺，高7英尺（约2米）的通道冷却喷嘴。
Space Launch System计划液体发动机办公室经理Johnny Heflin说：“使用这种新型的增材制造技术，生产通道壁喷嘴和其他组件，将使我们能够大规模制造火箭发动机，大幅降低资金成本和时间周期。”
通过一系列严格的热火测试，工程师将使喷头的小尺寸版本进行测试，经受了真实发射过程中所面临的相同的6，000℃燃烧温度和持续压力，证明新型定向能量沉积技术的耐用性和性能。
如果你想了解更多这种金属3D打印火箭发动机零件的技术，请看NASA发布的研究论文“Lightweight Thrust Chamber Assemblies using Multi－Alloy Additive Manufacturing and Composite Overwrap”采用多合金3D打印和复合材料封装的轻质火箭推力室。
