Стремительное развитие мировой аэрокосмической техники, и в особенности появление коммерческой аэрокосмической отрасли, предъявляет беспрецедентно высокие требования к производительности, надежности и экономичности ракетных двигателей. В этом контексте SLM-технология 3D-печати металлом продемонстрировала большой потенциал ее применения в аэрокосмической промышленности, и ожидается, что она коренным образом изменит традиционную производственную модель и будет способствовать быстрому внедрению инноваций в технологии ракетных двигателей.

Напечатанные сопла ракеты (фото AmPro)

Применение 3D-печати металлом в аэрокосмической промышленности становится новым стандартом в отрасли, 3D-печать способствует экономии средств и значительно повышает эффективность производства.

Производственные затраты являются узким местом в коммерческой аэрокосмической отрасли. 3D-печать по металлу позволила увеличить коэффициент использования материалов более чем на 90% за счет упрощения процессов, сокращения отходов и отказа от пресс-форм.

Кроме того, технология 3D-печати позволяет соединить во время процесса производства большее количество деталей в один узел и тем самым значительно сократить количество деталей в конечном изделии, снизить расходы на сборку, что позволит выпускать более конкурентоспособный продукт.

Снижение веса и увеличение полезной нагрузки космических аппаратов

В аэрокосмической отрасли вес космических аппаратов играет огромное значение, важен буквально каждый грамм полезной нагрузки. 3D-печать металлом в сочетании с топологической оптимизацией (3D-дизайном) компонентов позволяет обеспечить высокую прочность при одновременном облегчении деталей и компонентов на 30% и более, включая снижение веса двигателя, улучшение соотношения тяги к весу ракеты и повышая полезную нагрузку ракеты.

Изменение модели цепочки поставок в аэрокосмическом производстве

Цепочка поставок традиционной аэрокосмической промышленности сложна и глобализирована. Для производства двигателей требуются детали от сотен поставщиков по всему миру. К сожалению, часто производственные цепочки прерываются в связи с геополитическими, природными и другими факторами. Однако благодаря распределенному производству технология 3D-печати реализует концепцию «цифровой инвентаризации», при которой вместо физических деталей хранятся данные трехмерной модели изделия, что позволяет снизить зависимость от традиционных запасов, а также риск прерывания цепочки поставок, повысить гибкость и стабильность производства.

Оборудование для SLM-3D-печати металлом AmPro SP600 меняет технологию изготовления сопла ракеты

Являясь ключевым компонентом двигателя, хвостовое сопло ракеты и технология его изготовления непосредственно влияют на общие характеристики ракеты. Традиционный процесс изготовления сопла сложен, имеет длительный производственный цикл, высокую стоимость и сложную конструкцию.

Структура поверхности сопла ракеты, изготовленного на 3D-принтере AmPro (фото AmPro)

Появление технологии 3D-печати металлом привело к революционному прорыву в производстве сопла ракет.

Многослойное сопло с регенеративным охлаждением — это основа конструкции современных коммерческих ракетно-­космических двигателей. Сопла этого типа равномерно распределены по сотням или тысячам небольших каналов между внешней оболочкой и внутренней термостойкой стенкой. Перед тем как топливо распыляется в камеру сгорания, оно сначала поступает в проточный канал в многослойной части сопла, чтобы действовать в качестве охлаждающей жидкости, снимая высокую температуру в тысячи градусов на стенке сопла, и в то же время оно само завершает предварительный нагрев, а затем поступает в камеру сгорания для воспламенения. Это не только предотвращает истирание сопла, но и повышает эффективность использования топлива, убивая двух зайцев — обеспечивая теплообмен и рекуперацию энергии топлива.

Сопло ракеты изготовлено за 168 часов! AmPro расширяет возможности коммерческой аэрокосмической отрасли

Компания AmPro использовала крупногабаритное металлическое оборудование для 3D-печати — SP600 (производства компании AmPro) для печати компонентов многослойных сопел с регенеративным охлаждением, совершив технологический прорыв. Размер сопла достигает 400х400х600 мм, а время печати — всего 168 часов при чрезвычайно высокой стабильности печати.

AmPro SP600 SLM 3D-принтер  предназначен для изготовления индивидуальных изделий и функциональных прототипов большого размера, а также средне- и крупносерийного производства изделий.

— Камера построения 600×600×800 мм.

— Шесть 500‑ваттных IPG-лазеров.

— Настраиваемые параметры печати для металлических порошков от любых производителей.

— Автоматическая система подачи металлического порошка в больших количествах для работы 24/7 для высокоавтоматизированного производства.

SLM-3D-принтер AmPro SP600 (фото AmPro)

Оборудование AmPro SP600 оснащено передовой мультилазерной системой, которая использует самостоятельно разработанную технологию мультилазерного сканирования и алгоритм калибровки, который позволяет точно контролировать и планировать траекторию мультилазерного сканирования. Технология Dynamic lap, обеспечивая эффективность печати, гармонизирует весь формат печати и позволяет избежать неточностей при печати, вызванных круговым сканированием лазера.

Оборудование AmPro SP600 также оснащено встроенной полностью автоматической системой циркуляции порошка, которая обеспечивает эффективную транспортировку порошка, интеллектуальную систему его восстановления и автоматическое просеивание, что значительно повышает производительность оборудования, т. к. процесс печати идет постоянно и в автоматическом режиме. Ручная замена порошка обычно отнимает много времени и может даже привести к прерыванию процесса печати.

Кроме того, система AmPro работает в среде инертного газа, что значительно повышает безопасность производства.

AmPro — австралийско-­китайский производитель инновационных 3D-принтеров по технологии SLM (Selective Laser Melting) — 3D-печать металлом. Принтеры AmPro позволяют изготавливать изделия из широкой линейки металлических порошков, создавая детали с высокой плотностью и прочностью для различных сегментов рынка от авиационной и космической промышленности до медицины и исследовательских центров.

https://www.amproinnovations.com

«Аврора‑3D» входит в ГК «Аврора», дистрибутор промышленного SLM- и SLS-3D-оборудования. Совместный производственно-­образоваттельный аддитивный центр с МИРЭА «Российский технологический университет». Высокий уровень 3D-компетенций, поставка промышленного SLM- и SLS-3D-оборудования под ключ.

https://avrora‑3d.ru

Источник журнал "Аддитивные технологии" № 4-2025