根据Spherical Insights & Consulting发布的研究报告，2023年全球航空航天3D打印市场的规模达到了5.3亿美元，预测到2033年，这一市场的规模将增长至21.8亿美元，年复合增长率为15.17%。
航空航天增材制造应用是TCT 亚洲展及同期峰会等活动中备受专业观众关注的领域之一。近日，TCT 主办方近日分享了2024年TCT亚洲峰会及展会中部分航天主题演讲以及增材制造应用案例，为该领域的增材制造技术发展带来了一定的启示。
TCT亚洲峰会精彩回顾—液体火箭发动机增材制造应用
▲2024 TCT亚洲峰会-航空航天分论坛现场
在2024年TCT亚洲峰会-航空航天分论坛期间，来自我国最大的运载火箭和唯一的氢氧发动机的生产制造企业首都航天机械有限公司的王福德总研究师，为峰会听众分享了《航天金属材料增材制造技术》主题演讲，分享了目前该单位在液氧火箭发动机领域所开展的研究。
演讲中分享到，其团队目前在液氧火箭发动机的三个方面都开展了相应的应用研究：燃烧室，涡轮泵，以及各种阀门。
其中，一个方面是关于燃烧室，火箭发动机燃料燃烧时温度需高达3000多度，压力几十兆帕，可把热量及时带走，否则再难熔的合金也会被熔化。而现在燃烧室通过传统的铜燃烧室深部制造：将棒材进行机加，清洗沟槽，再用导电的蜡把它封住，电铸一层铜，外面再铸上5—8毫米的镍，电镀的过程很慢，而且电镀镀不了合金。新一代的火箭发动机对强度提出更高要求——采用高温合金4169后，电镀的方式便不再适用，因此其团队决定采用增材制造。
关于采用增材制造技术燃烧的案例，NASA在2006—2012年就开始在火箭发动机上大规模使用激光选区熔化技术。通过增材制造技术制造出来的就是一个封闭式的沟槽。在封闭情况下可以直接用激光送粉的方式，在外面沉积一层高温合金。
▲3D科学谷白皮书
另外，火箭发动机的喷注器，相当于汽车发动机的喷嘴，有几百个零件组成，大的火箭发动机每分钟有十几吨重的燃料打到燃烧室里燃烧，火箭起飞重量1000多吨，100-200秒就把储箱里面的燃料全部烧光。原来几百个零件都是焊接组装的，现在通过增材制造技术可以整体打印出来。
TCT 亚洲展回顾多样化的航天增材制造应用
与TCT 亚洲峰会同期的TCT亚洲展中，航天增材制造解决方案及应用案例是展会的精彩看点之一。TCT主办方盘点了部分应用案例。
l 华曙高科
作为TCT亚洲展十年老友的华曙高科，现场展示在航空航天前沿应用及全产业链解决方案。其中包括液体火箭发动机推力室喉部段，材料为铬错铜合金结构为薄壁密排流道结构，产品喉部段一共包含 390个流道。
此外，还有采用华曙高科超大尺寸金属激光烧结设备FS811M一体打印成形的蜂窝式栅格翼。为了进一步提升大尺寸栅格翼的生产效率,华曙高科采用了突破性的少支撑技术。该技术最大限度地减少了3D打印过程中对支撑结构的需求，减少了材料浪费和后处理时间，同时保证了部件结构的高度集成。通过优化打印工艺，华曙少支撑技术确保了每个栅格翼的生产效率最高。
▲蜂窝式栅格翼
▲液体火箭发动机推力室身部喉部段
l 镭明激光
镭明激光现场展现了由LiM-X1300H系列设备打印的尺寸为589mm X 589mm X 1357mm的推力室，重量41kg（无基板），打印时长为360h，是金属3D打印技术在航空航天领域的一项典型应用。一体成形制造，对于内流道结构的制造尺寸更加精准、结构更加自由、光洁度更好，无焊点结构强度更高，外部结构纹理更贴合设计要求。
▲推力室
l 清研智束
清研智束在TCT 展会展现了一系列难以通过传统工艺加工的结构复杂、裂纹敏感性、难熔难焊高温合金如M247、纯钨、钛铝等零部件。EBSM®技术为高新金属材料成形提供了新的路径，解决了航天航空高新金属材料打印难题。
▲航天器翼
▲进气道
l 正向增材
正向增材为行业客户提供以金属增材制造为主的产业级应用解决方案，具备3D打印设备、材料及软件自主研发与生产能力。他们展示的增材制造应用案例包括：
▲涡轮机组件
▲导向器轴承室组件
l 远铸智能
远铸智能在此次展会现场展示的包括各种PEEK、PEKK、PEI 9085和碳纤维增强材料的样件。其中，应用在空间站或者航天器上的环控系统，作为终端部件适用。材料以PEEK和PEI 9085为主，主要考虑材料的机械强度、低放气性和耐辐照等特性。独特的几何形状使其难以通过传统制造工艺生产。
由于对机械强度、耐温性和抗辐射性的严格要求、材料有限，使用增材制造技术，各种部件可以相互集成，减少了部件数量，并省去了装配过程中的许多步骤。
▲应用在空间站或者航天器上的环控系统
TCT Asia Awards回顾——蓝箭航天获最佳应用奖
除了TCT亚洲峰会与亚洲展，航空航天增材制造应用还是TCT Asia Awards 奖项中备受关注的领域之一。例如，TCT在2024首届TCT Asia Awards上，蓝箭航天空间科技股份有限公司凭“百吨级液氧甲烷发动机双摆主承力锥及泵前支撑组件产品”成为最佳应用奖——航空航天案例的获奖得主。
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