3D打印助力未來的發(fā)射系統(tǒng)必須是可重復(fù)使用的。而我們已經(jīng)可以清晰的看到，3D打印低成本可重復(fù)利用的下一代火箭發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)引爆新一輪NASA與ESA競賽。

西門子端到端的解決方案。來源：西門子

讓3D打印變得不那么挑戰(zhàn)

      最近，ESA-歐洲航天局邀請(qǐng)西門子，以及航空航天結(jié)構(gòu)專家Sonaca參與Design4AM項(xiàng)目，致力于通過綜合性的增材制造軟件來加速實(shí)現(xiàn)高度優(yōu)化的航空航天結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)。在Design4AM項(xiàng)目的框架內(nèi)，將加強(qiáng)通過西門子數(shù)字創(chuàng)新平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)航空航天工業(yè)增材制造的產(chǎn)業(yè)化。基于西門子的NX?軟件和Simcenter?軟件，西門子和Sonaca將攜手合作，通過Sonaca的航空航天結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造專業(yè)知識(shí)，增強(qiáng)西門子的端到端增材制造解決方案。

        Design4AM項(xiàng)目可以產(chǎn)生經(jīng)過驗(yàn)證的應(yīng)用程序，用于設(shè)計(jì)和生產(chǎn)針對(duì)性能和成本進(jìn)行優(yōu)化的輕量化空間部件，這些應(yīng)用程序?qū)⒗梦鏖T子針對(duì)工業(yè)增材制造的端到端軟件解決方案，該解決方案結(jié)合了創(chuàng)成式設(shè)計(jì)，自動(dòng)拓?fù)鋬?yōu)化，仿真分析，流程模擬，構(gòu)建準(zhǔn)備和生產(chǎn)執(zhí)行等全套的軟件工具。

Design4AM項(xiàng)目為期兩年，建立在西門子與Sonaca的強(qiáng)力合作基礎(chǔ)上，得到了ESA和比利時(shí)聯(lián)邦科學(xué)政策辦公室（Belspo）的資金支持。通過3D打印-增材制造技術(shù)可用于實(shí)現(xiàn)發(fā)射器，推進(jìn)器，衛(wèi)星和各種航天器部件的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。Design4AM項(xiàng)目將能夠幫助ESA-歐洲航天局利用增材制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)能夠承受太空衛(wèi)星發(fā)射期間需要承受極端力學(xué)性能要求的高性能結(jié)構(gòu)。

數(shù)字化與3D打印釋放第四次工業(yè)革命潛力。來源：西門子

Review

    一邊是ESA緊鑼密鼓的布局，一邊是NASA于2019年7月初投資了700萬美金委托卡耐基梅隆大學(xué)研究下一代飛機(jī)的制造技術(shù)，合作伙伴包括阿貢國家實(shí)驗(yàn)室，ANSYS，洛馬，通快，GE, 普惠，諾思羅普·格魯曼, 西門子等。該項(xiàng)目致力于通過3D打印來降低成本，大幅提升美國在航空航天業(yè)的制造能力。

     雖然ESA在3D打印的應(yīng)用程度上頗有些被NASA倒逼的態(tài)勢(shì)。然而ESA長袖善舞，調(diào)動(dòng)資源，做全方位布局的能力不容小覷。不僅僅與西門子合作端到端的解決方案，材料方面，歐洲空間局（ESA）正在聯(lián)合ICT先進(jìn)制造實(shí)驗(yàn)室開發(fā)有前途的材料。研究人員研究外來材料的微觀結(jié)構(gòu)或材料的焊接方式，并探索各種制造工藝的結(jié)合。

      此外，2015年，歐洲航天局就和伯明翰大學(xué)合作研發(fā)了一整套增材技術(shù)解決方案。其中一項(xiàng)技術(shù)包括設(shè)計(jì)一個(gè)激光沉積設(shè)備的噴嘴及整合增材制造流程中的多個(gè)送絲系統(tǒng)。該技術(shù)提高了金屬絲打印的能力，與金屬粉末打印系統(tǒng)相比更具優(yōu)勢(shì)。使用金屬絲作為打印材料，金屬打印設(shè)備將具備制造多種不同合金樣件的能力，增加了打印過程中材料的利用率， 還可以避免粉末溢出造成的污染、設(shè)備維護(hù)、安全等問題。除了對(duì)軟件、材料及打印工藝的重視與布局，ESA還很重視硬件設(shè)施的建設(shè)。2016年，ESA在英國基地牛津郡的哈威爾建立了一個(gè)新的先進(jìn)制造實(shí)驗(yàn)室，在那里研究3D打印等先進(jìn)制造技術(shù)用于空間探索的可能性。

     ESA哈威爾的實(shí)驗(yàn)室配備先進(jìn)的金屬3D打印機(jī)、強(qiáng)大的顯微鏡套件、X射線CT機(jī)，以及一系列的熱處理加熱爐。這里研究人員很方便的進(jìn)行先進(jìn)的力學(xué)試驗(yàn)，包括拉伸、顯微硬度測試。研究人員可以使用實(shí)驗(yàn)室和哈威爾校園的設(shè)施，如半導(dǎo)體潔凈室、低溫實(shí)驗(yàn)室、英國中央激光設(shè)施，ISIS中子源，和鉆石光源等資源。

     2017年，ESA與英國制造技術(shù)中心（MTC）合作，建立了一個(gè)“一站式”空間相關(guān)應(yīng)用增材制造中心—ESA增材制造中心（AMBC），該新中心由MTC管理，使得ESA和其他空間探索公司能夠探索某些項(xiàng)目的3D打印潛力。

      ESA是NASA最大的競爭對(duì)手。而通過與企業(yè)、大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)的聯(lián)合，ESA擁有了一系列的從共性基礎(chǔ)研究到產(chǎn)品開發(fā)，再到前沿技術(shù)探索方面的優(yōu)勢(shì)。也使得ESA基于歐洲強(qiáng)大的科研力量，迅速積累自己的3D打印know how，并獲取下一代航天器的制造實(shí)力。