部件少80%，时间短70%，成本减半，国产新火箭发动机这次突破不小

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中国民营航天企业“天兵科技”透露，他们的天龙-2运载火箭，采用了自己的研制了天火-11发动机。而天火-11大量采用了3D打印技术，减少了制造周期，降低了成本。这个突破为国产运载火箭低成本发射铺平了道路。

天火-11多达80%的零部件由3D打印制成，包括预燃料室、推力室、涡轮泵、阀门等关键部件。火箭发射之后，这些3D打印部件经受住了高温、高压和高速转行环境的考验，验证了部件可靠性和技术可行性，为下一步扩展运用积累了打下了坚实的基础。

3D打印优点包括制造成本低、时间周期短，可以快速制造形状和平面复杂的物体，能够根据用户要求对物体形状或者平面进行定制，使用灵活性好。另外3D打印不需要大量复杂、昂贵的机床，对于厂房和生产线依赖也非常小，这样就进一步降低了系统的成本和价格。

成本是3D打印最大的长处，这个特点让它在航天领域有着独特的优势。航天器要在极端环境下运行，因此对于材料和工艺要求极高。许多部件、结构和设备需要采用昂贵的合金和材料，若是因加工浪费则太可惜了。

传统制造是减材制造，就是用一大块材料削出零件外形，不但浪费材料，加工时间也长。另外航天器对于性能要求越来越高，这样相关零部件形状越来越复杂，有的部件可能需要分解成上百个零部件，然后再组装成型，制造加工难度大、时间周期长，成本价格高。如果用3D打印技术来实现就要容易的多。

3D打印也存在一些不足需要克服，首先是不能太大批量的生产。现在3D打印多运用在小规模、昂贵材料，数以万计的大规模生产还需要时日。另外3D打印将各种材料烧结在一起，结构存在薄弱环节，脆性比较大，这些缺点都需要继续攻关和解决。

2013年美国航空航天局使用3D打印技术制造出了运载火箭喷嘴，并且成功进行了测试。按照NASA的说法火箭喷嘴形状复杂，如果用传统手段加工，需要接近170个零部件，然后再组装起来，时间周期长，成品率低。如果用3D打印机，只需要2个零部件就行了，时间周期短，成品率高，有效降低了系统成本和价格。

按照NASA的说法成本降低了70%以上，可以说效果显著。而欧洲泰利斯公司在通信卫星天线制造上采用3D打印技术，制造出来的天线重量减少20%，成本降低30%，时间周期缩短3个月左右。俄罗斯也在卫星上面运用了3D打印技术，首枚3D打印卫星已经在2016年发射升空。

中国也在大力推动3D打印技术发展和应用。航天工业已经开始用3D打印技术制造复杂的部件和设备。例如发动机喷嘴、燃料导管等，有些部件已经进入使用。

国产长征5号运载火箭部分部件，就采用了3D打印制造，2020年，长征5号还把一艘国产试验飞船送到太空，船上就有一部3D打印机，用来验证3D打印在在太空环境下的性能。

天兵科技作为一家民营航天企业，控制成本是企业运营和发展的关键。3D打印技术对他们的重要性不言而哈，为此才自行研制了天火-11液氧煤油发动机，这型发动机是全球首型采用3D打印机技术的“闭式补燃循环-液体火箭发动机”。

天兵科技应用3D打印技术制造了这种发动机关键部件，从而减少了原材料、加工设备及人员投入，有效控制了成本和费用。相比传统生产工艺，发动机部件数量减少80%，制造周期缩短70%，成本和重量降低50%左右。由于发动机性能提高，重量降低，推重比达到100以上，在当今同等量级发动机处于领先水平。

预计中国航天将在目前成果之上，进一步扩大3D打印技术运用，不断增强国产运载火箭性能，降低发射成本，有效提高在国际市场的竞争能力。

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