Agnikul Cosmos“全3D打印“火箭發(fā)動(dòng)機(jī)專利獲批
魔猴君 行業(yè)資訊 814天前
近日，據(jù)魔猴網(wǎng)了解，印度航天初創(chuàng)公司Agnikul Cosmo獲批了一項(xiàng)單件3D打印火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和制造專利。該發(fā)動(dòng)機(jī)由火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的五個(gè)主要部件組成，并作為單一部件一次性生產(chǎn)，高級(jí)半低溫液體推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)可在96小時(shí)內(nèi)制造完成，旨在支持該公司名為Agnibaan的衛(wèi)星運(yùn)載火箭，但也可用于衛(wèi)星和其他空間探索工具。
△AgnikulCosmos的單件式3D打印發(fā)動(dòng)機(jī)。圖片由AgnikulCosmos提供
在傳統(tǒng)的制造方法下，一個(gè)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)至少要用焊接等技術(shù)仔細(xì)組裝100次，這對(duì)勞動(dòng)力、設(shè)備和成本的要求很高。像許多空間技術(shù)公司一樣，Agnikul認(rèn)為使用傳統(tǒng)工藝組裝發(fā)動(dòng)機(jī)部件會(huì)很繁瑣和麻煩，所以它確定了需要一個(gè)單一的集成推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)，采用3D打印技術(shù)可以有效地優(yōu)化空間飛行器的設(shè)計(jì)和制造。基于上述需求，這家位于欽奈的小型火箭公司在2020年底為其3D打印發(fā)動(dòng)機(jī)申請(qǐng)了專利。
在兩年后，印度專利局為該發(fā)明頒發(fā)了專利，其目的是為空間飛行器提供一個(gè)高度可靠的單件輕質(zhì)集成發(fā)動(dòng)機(jī)。據(jù)Agnikul Cosmos公司稱，這款發(fā)動(dòng)機(jī)包括燃燒燃料的燃燒室，將燃料注入燃燒室的噴射板，點(diǎn)燃燃料混合物的點(diǎn)火器，通過(guò)熱氣產(chǎn)生推力的噴嘴，以及用于再生冷卻的冷卻通道。
然而，在專利、外觀設(shè)計(jì)和商標(biāo)總監(jiān)辦公室公布的原始文件中，Agnikul沒(méi)有說(shuō)明單件發(fā)動(dòng)機(jī)是否還包括火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的其他子部件。而當(dāng)Agnikul的創(chuàng)始人一直在社交媒體上發(fā)布有關(guān)他們最新里程碑的信息時(shí)，太空行業(yè)的同行專家也詢問(wèn)該發(fā)動(dòng)機(jī)是否真的如該公司所言是"完全"3D打印的。特別是，加州航天創(chuàng)業(yè)公司Launcher的制造和供應(yīng)鏈主管Tim Berry在Agnikul的一篇帖子中問(wèn)道，"管子、閥門(mén)、電子器件等是否都是一體成型的？"
他還補(bǔ)充表示：“如果只是噴嘴、腔體和噴射器，那么 "這不是一個(gè)完整的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，也不是一個(gè)新發(fā)現(xiàn)。"
Berry可能是在暗指，在過(guò)去幾年中，其他太空初創(chuàng)公司也公開(kāi)了3D打印火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的制造。例如，去年4月，Launcher公司首次展示了其E-2發(fā)動(dòng)機(jī)的全部推力--該發(fā)動(dòng)機(jī)擁有一個(gè)完全3D打印的腔體；RocketLab公司也被稱為使用3D打印的發(fā)動(dòng)機(jī)，而火箭發(fā)動(dòng)機(jī)制造商UrsaMajor公司只專注于開(kāi)發(fā)3D打印的火箭推進(jìn)系統(tǒng)，總部位于英國(guó)的初創(chuàng)公司Orbex甚至委托AMCM公司建造一臺(tái)大批量的3D打印機(jī)，用于整體制造其火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。有這么多公司轉(zhuǎn)向3D打印火箭推進(jìn)系統(tǒng)，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）和歐洲航天局（ESA）等航天機(jī)構(gòu)也在通過(guò)增材制造推進(jìn)自己的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，看來(lái)未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)很?chē)?yán)峻。
然而，Agnikul確信，它可以為其火箭發(fā)動(dòng)機(jī)提供快速的周轉(zhuǎn)，因?yàn)樗袞|西都是一次性3D打印成形的。這家在印度理工學(xué)院馬德拉斯分校（IIT Madras）研究園孵化的初創(chuàng)公司，由于其一體式3D打印火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，已經(jīng)達(dá)到了令人矚目的目標(biāo)。自2019年以來(lái)，該公司表示，它已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)制作過(guò)程的"自動(dòng)化"，其制作過(guò)程中涉及到的組件為零，并且已經(jīng)在2021年測(cè)試了其3D打印發(fā)動(dòng)機(jī)。
△AgnikulCosmos的3D打印火箭發(fā)動(dòng)機(jī)專利。圖片由AgnikulCosmos提供。
Agnikul指出，通過(guò)使用激光粉末床融合和高級(jí)航空材料，如銅及其合金、英科耐爾、蒙乃爾和鈦，發(fā)動(dòng)機(jī)的所有部件都可以在建造過(guò)程中集成。
由于沒(méi)有螺栓、螺釘或焊接，與推力等級(jí)相似的發(fā)動(dòng)機(jī)相比，該發(fā)動(dòng)機(jī)非常輕（5至6公斤），后者的重量可高達(dá)25公斤。因此，通過(guò)利用3D打印，Agnikul認(rèn)為這將有助于減少空間飛行器的質(zhì)量、發(fā)射工具的成本，甚至是任務(wù)的成本。此外，與傳統(tǒng)的多部件組裝發(fā)動(dòng)機(jī)相比，將發(fā)動(dòng)機(jī)制造成單件有助于更容易識(shí)別錯(cuò)誤。因此，資格認(rèn)證更容易和更快，初創(chuàng)公司在其專利說(shuō)明書(shū)部分描述了這一點(diǎn)。
正如幾乎每一個(gè)利用增材制造的行業(yè)所發(fā)生的那樣，批量生產(chǎn)變得更快，組裝一個(gè)多組件零件所需的時(shí)間也減少了。此外，Agnikul表示，隨著加工工作和人工干預(yù)的減少，他們?cè)O(shè)法將制造過(guò)程的周轉(zhuǎn)時(shí)間加快到三天，并在一周內(nèi)完成發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行資格認(rèn)證。這種更快的發(fā)動(dòng)機(jī)制造周轉(zhuǎn)時(shí)間可以使裝配過(guò)程更快，并最終有助于提高發(fā)射頻率。
在評(píng)論這一最新成就時(shí)，Agnikul聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Srinath Ravichandran在社交媒體上表示："當(dāng)我們開(kāi)始設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)的旅程時(shí)，我們不知道3D打印可以幫助我們到什么程度?，F(xiàn)在，在多次成功發(fā)射后，3D打印似乎簡(jiǎn)直是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)制造的最佳選擇。令人難以置信的是，我們有一個(gè)團(tuán)隊(duì)，他們?cè)趦?nèi)部從零開(kāi)始發(fā)展這個(gè)原始設(shè)計(jì)，模擬它的每一個(gè)方面，讓它的制造將金屬燒結(jié)推向極限，并最終多次測(cè)試。"
Agnikul期待著在2022年底前測(cè)試發(fā)射其Agniban火箭，該火箭將在明年某個(gè)時(shí)候?yàn)榭蛻魯y帶約100公斤的有效載荷進(jìn)入700公里高的軌道。同時(shí)，這家初創(chuàng)公司與3D打印技術(shù)公司EOS印度公司合作，以擴(kuò)大其3D打印火箭和子系統(tǒng)的潛力，并開(kāi)設(shè)了一個(gè)新的設(shè)施，即火箭工廠-1，以3D打印其火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的規(guī)模，并已在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置了EOS的3D打印機(jī)，使其能夠在內(nèi)部創(chuàng)建所需的硬件。
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