在冠状病毒大流行占主导的一年中，似乎很难超越疫情爆发，封锁措施和对全球经济的严重后果。 《时代》杂志甚至在其12月5日的每周一期封面上宣布2020年为“有史以来最糟糕的一年”。如果有的话，全球爆发的COVID-19和各国政府采取的围堵措施都会造成严重后果。然而，在动荡的一年中，整个行业都在寻找颠覆性的方式来重新获得动力并参与运营，一个行业的反弹速度超过了预期。航天公司和创业公司不仅在大流行中幸存下来，而且见证了几年来最大的一些航天任务。此外，对于不断扩大的空间3D打印市场，这意味着需要更多利用空间技术进行增材制造的零件，机器和材料。 2020年在中国3D打印网上发布的太空工业故事揭示了过去十年中最具创新性的年份之一，这与即将进行的对月球，火星及其他地区的太空探索任务的计划一致。到2020年底2021年年初，我们选择了十个故事，重点介绍了该行业未来最重要的进展。

太空制造的首批在轨陶瓷3D打印

基于太空的制造公司Made In Space（MIS），现已成为Redwire商业空间汇总的一部分，是第一家在离地球环境中成功制造物体的公司。在向国际空间站（ISS）发射了两台3D打印机，一台商用回收机和一台ZBLAN光学光纤后，MIS将2020年9月29日送往轨道上的第一座陶瓷制造厂。仅仅三个月后，第一套陶瓷制造厂就进入了轨道。组件是3D打印的。 陶瓷制造模块（CMM）展示了在立体光刻（SLA）环境中使用预陶瓷树脂制造的可行性。这也是在轨道微重力环境中制造的重要里程碑，由于减少了重力引起的缺陷（例如在地面制造中发生的沉积和成分梯度），可使耐热的增强陶瓷零件具有更好的性能。

刀片式磁盘的内部投影（“大叶”），将由Made In Space的Ceramic Manufacturing Module打印。 图片由Redwire提供

NASA为3D打印火箭发动机零件推进了新型AM技术

         2020年9月11日，我们了解到NASA的工程师们正在开拓3D打印火箭零件的方法，这些零件可以为登月以及随后的火星之旅提供动力，这是NASA阿尔Art弥斯计划的一部分。作为航天局“快速分析和制造推进技术”（RAMPT）项目的一部分，AM专家正在推进使用金属粉末和激光对3D打印火箭发动机零件进行技术开发的工作。该方法被称为吹塑粉末定向能量沉积法，可以降低生产大型复杂发动机部件（如喷嘴和燃烧室）的成本和交货时间，并提供AM以前的开发缺乏的大规模能力。 此外，美国宇航局的太空发射系统计划正在投资RAMPT的吹塑粉末定向能量沉积制造工艺，以对其进行航天认证。该团队与RAMPT一起，正在使用该技术来构建和评估直径不超过5英尺，高将近7英尺的通道冷却喷嘴。 吹塑粉末定向的能量沉积可以产生大型结构，如这些发动机喷嘴，比传统制造技术便宜且快捷。

图片由NASA提供

Blue Origin的3D打印BE-7发动机可以降落在月球上
在2020年12月4日在美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心成功完成Blue Origin的第四架BE-7发动机测试后，公司创始人Jeff Bezos很快在社交媒体上宣布，他公司的3D打印引擎将不仅为Blue Origin提供动力，领导国家团队人类着陆系统（HLS）的月球着陆器，以支持NASA的Artemis计划，但这将是第一个将女性带到月球的人。 BE-7是Blue Origin系列中最新的高性能发动机。高性能，增材制造的液氧/液氢登月发动机，推力为10,000磅力（lbf）–节流至2,000 lbf，可精确登陆月球。作为一系列验证测试的一部分，最新的推力室测试测量了其从氢和氧冷却的燃烧器段中提取能量的能力，该燃烧器段为发动机的涡轮泵提供动力，这是实现出色发动机性能的关键。

印度太空初创公司推出全3D打印低温火箭发动机

       2020年10月，印度航天技术初创公司Skyroot Aerospace推出了全3D打印低温发动机，旨在为Vikram-II火箭的上层燃料，该公司的较重的升空发射系统。这款名为Dhawan-1的火箭发动机被认为是印度第一款私人研发的，以液体天然气（LNG）和液氧（LoX）等推进剂运行的本土全低温火箭发动机。 这个消息是在总理纳伦德拉·莫迪（Narendra Modi）领导的联邦内阁决定开放太空部门并使印度私营部门参与整个太空活动的三个月后发布的。莫迪认为，就像10年前的IT行业一样，印度的太空部门将在全球享有盛誉。像印度这样的快速发展的经济可能会迅速成为太空商业化竞赛的主要参与者之一，该竞赛将彻底改变行星外经济。

Skyroot Aerospace正在为印度建造进入太空的通道。图片由Skyroot Aerospace提供。

火箭实验室首次成功恢复助推器

      新西兰的发射服务提供商Rocket Lab首次成功恢复了电子发射器的第一阶段。开发可重复使用的火箭技术是航天公司的优先任务之一，这使得进入太空变得更容易，更快捷且更具成本效益。这家初创公司将3D打印用于火箭的主要部件，并于2020年11月19日启动了第16次电子任务，这是迄今为止单次飞行最大的卫星有效载荷。仅仅几个小时后，它在太平洋上受到控制地扑落后，恢复了两级火箭的第一枚。舞台不仅以出色的状态从太空旅行中幸存下来，而且这一壮举意味着该公司正朝着可重复使用的3D打印火箭前进，因此将其推向了下一个阶段。在2021年初，火箭实验室将再次发起恢复任务，开启了轨道卫星进入可能性的新纪元。

火箭实验室在“返回发件人”任务中首次恢复了电子助推器的第一阶段。图片由Rocket Lab通过Twitter提供

中国用50种3D打印零件向火箭发射火箭

中国迈出了对太阳系进行行星探索的第一步，于2020年7月23日向火星派出了一支长征5火箭。这不仅是其首款从头开始专门针对非超液体火箭的运载火箭推进剂，但它也包含增材制造零件。当地3D打印系统供应商Farsoon Technologies使用激光烧结平台和高性能聚合物粉末材料为火箭的静态射击裙生产了50个零件，该零件在平台和后支撑环之间提供了临时结构介质，以保护解锁装置。机器的连续运行有助于提高高质量的功能性最终静电点火裙的生产速度并降低制造成本，该裙边由50个单独的3D打印件组成，每个件的尺寸为370 x 100 x 125 mm，并且仅用48小时即可完成生产，由Farsoon撰写。组装后，这些零件就构成了直径为5,000毫米的圆柱结构。

中国长征5号火箭的3D打印静态发射裙边零件。图片由Farsoon Technologies提供

英国“土壤特性”3D打印引擎首次发射

火箭 轨道发射服务提供商Orbex最早将于2022年在苏格兰北部海岸最近批准的太空中心将其火箭发射入轨道。这家英国公司于2020年6月26日宣布，萨瑟兰太空中心正好在Orbex进行了一段时间的紧张工作，整个流行期间，设计和开发工作仍在继续。 Orbex的创新型航天器是作为一种环境可持续的发射系统而构思和开发的，它将使用世界上最大的3D打印火箭发动机。独特制造的单件无接头，接缝或焊缝，复杂的零件在进入轨道时有望承受极端的温度和压力波动。

Orbex的3D打印火箭发动机。图片由Orbex提供

Aerojet Rocketdyne将通过NASA的3D打印零件制造更多的火箭发动机

         作为与NASA长期合作关系的一部分，位于加利福尼亚州萨克拉曼多的Aerojet Rocketdyne将制造总共24架RS-25火箭发动机，以支持多达六次太空发射系统飞行，合同总价值近35亿美元。 该公司最初计划生产六台新的RS-25发动机，并于2020年6月获得了17.9亿美元的合同修改合同，以制造18台额外的RS-25火箭发动机，以支持未来的深空探测任务。据该公司称，这些新发动机是对航天飞机发动机的升级，后者被认为是有史以来最可靠的发动机之一。 Aerojet的AM团队正在使用GE Concept Laser和EOS机器来满足其选择性的激光熔化要求，并使用超级合金（主要是镍基合金）来进行3D打印的发动机零件。洛克希德·马丁公司可能会收购Aerojet Rocketdyne，这对于全球最大的国防承包商来说也是一个重大计划。

在位于密西西比州宇航局Stennis航天中心的Aerojet Rocketdyne工厂检查了三台RS-25发动机（来源：Aerojet Rocketdyne）

新材料将通过在月球上3D打印结构测试

我们要在2024年到达月球。至少这是美国宇航局制定的计划，这是阿耳emi弥斯计划的一部分，该计划要使第一位女性和下一个人进入月球表面，这将是自1972年以来人类首次登陆。 Artemis大本营用于长期探索，将需要新功能来重新定义月球表面上的建筑物。为了使新的行星建筑技术成熟，美国国家航空航天局位于佛罗里达州的肯尼迪航天中心已与建筑和建筑技术公司合作，并获得了美国宇航局3D打印栖息地挑战赛AI SpaceFactory。 该合作伙伴关系将导致开发一种新的3D打印材料，该材料使用模拟的月球重塑材料来模拟覆盖在月球表面的碎石和尘土。 AI SpaceFactory和NASA随后将使用该材料在真空室内进行3D打印测试结构，以模拟月球上的环境条件。这项研究将有助于利用依赖于原位资源利用（ISRU）的技术使在其他世界上建造建筑物的方法变得更便宜。 纽约的AI太空工厂团队参加了NASA的3D打印栖息地挑战赛。

NASA的3D打印火箭发动机零件可经受23次热火测试

       通过在11月进行的一系列热火试验，NASA证明了两个增材制造的发动机部件-铜合金燃烧室和由高强度耐氢合金制成的喷嘴-可以承受传统制造的金属结构所经历的相同极端燃烧环境。飞行。该机构表示，这些热火试验是准备用于未来月球和火星飞行任务的硬件的关键步骤。为期10天的热火测试（总持续时间为280秒）是NASA长寿命增材制造组件（LLAMA）项目的一部分，该项目旨在使这些3D打印部件以及其他增材制造的硬件能够用于未来的月球着陆器。

增材制造的铜合金燃烧室和由高强度耐氢合金制成的喷嘴的热火测试。图片由NASA提供

来源：中国3D打印网

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