德国航天中心与3D Systems携手设计液体火箭发动机喷射器

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(R) 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 Systemsno166头号玩家官方网站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。

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，no166头号玩家官方网站认为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(R) DMP 320。”

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。