世界首创：3D打印钛合金火箭部件通过低温压力测试

大型钛合金火箭部件通常采用锻造工艺制造。如今，3D打印技术有望大幅缩短制造时间。

韩国生产技术研究院（KITECH）的一个科学家团队宣布，通过3D打印制造的大型钛合金航天燃料箱已通过一项关键耐久性测试。

据报道，该燃料箱在一项世界首创的测试中承受住了极端温度和压力。负责该项目的团队相信，他们新的3D打印方法将能更快、更可定制化地生产坚固的航天部件。

3D打印钛合金燃料箱

KITECH团队采用定向能量沉积（DED）3D打印技术来制造他们的燃料箱。该方法使用激光熔化金属丝，然后根据数字设计，将熔化的钛合金丝逐层堆积构建部件。

这个3D打印的钛合金燃料箱直径为640毫米，采用Ti64钛合金制成。它是由韩国航空宇宙研究院（KARI）、KP Aviation Industries公司、AM Solutions公司以及汉阳大学共同合作项目的一部分。

在测试中，该燃料箱在使用液氮冷却至-196°C的同时，承受住了330巴的压力。高压部件对航天飞行至关重要；它们可以供应液体燃料并控制飞行器姿态。在维持低温推进剂所需的寒冷温度下，它们还必须保持性能。

传统上，制造商使用锻造方法来制造这些部件。该过程需要固定模具，不太适合制造各种尺寸的定制零件。

KITECH首席研究员李亨燮（Lee Hyub）博士在一份新闻声明中解释道：“此次测试证明，大型增材制造（3D打印）结构能够可靠地承受模拟实际运行环境的低温高压条件。这为3D打印在航空航天领域的广泛应用奠定了基础。”

通过低温压力测试

为了制造他们的燃料箱，KITECH团队首先分别制造了两个半球体。然后对它们进行机加工，并将它们焊接在一起形成容器。整个过程耗时三天。据研发团队称，整个制造周期仅需数周，相比传统方法显著缩短。

科学家们指出：“传统铸造和锻造方法制造大型钛合金容器面临材料供应挑战、设计限制，以及成本和交付周期不断攀升的问题。”

制造完成后，该团队在KARI对其容器进行了低温压力测试。测试将钛合金球体置于混凝土屏障封闭的设施内。容器被冷却至-196°C，并承受330巴的压力。

测试表明该容器能够承受极端的太空环境。然而，还需要进一步测试来验证它是否能反复承受太空飞行的严苛条件。正如KARI的金贤俊（Kim Hyun-joon）所指出的：“我们将继续合作，在工作压力下进行循环压力测试，并寻求获得航天飞行认证所需的额外认证。”

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