2021年6月17日，長征二號F遙十二運載火箭托舉著載有聶海勝、劉伯明、湯洪波三名航天員的神舟十二號載人飛船駛向太空，入住我國首個空間站。作為生產制造該火箭所用芯一級發動機、二級發動機、助推器發動機的航天科技集團六院7103廠，采用了3D打印技術制造所需零件，實現了發動機更可靠，效率速度也得到了雙提升。
發動機推力室隔板加強肋的工藝改進，是在本次火箭配套發動機16項工藝狀態變化中最典型的代表之一。加強肋是發動機隔板夾層內流通通道的關鍵構件，主要用于保證發動機的燃燒穩定性。該產品之前采用熔模精密鑄造工藝生產，受產品特殊結構限制，生產工藝流程長且復雜，配套設備多且依賴性強，使得合格率和生產效率受限。
3D打印技術的應用實現了加強肋產品加工方法的“雙創新”：一方面實現了工藝制造技術創新，突破了傳統工藝制造難題，解決了因結構限制導致產品合格率低的問題；另一方面實現了高效、快捷、綠色的制造模式創新，突破傳統制造模式低生產效率瓶頸，解決了多種廢液、粉塵氣味等環保問題，可直接制備出形狀復雜、性能穩定的產品。相比于傳統鑄件，產品尺寸精度及穩定性更高，產品多項性能指標接近甚至超過傳統鑄件歷史最高值。7103廠增材制造創新中心主任楊歡慶指出，“通過3D打印技術替代熔模精密鑄造工藝，加強肋制造周期縮短了75%，合格率由不足20%提升至98%，成本降低了30%。”
7103廠，我國航天系統增材制造技術應用的示范基地
航天六院7103廠，是我國唯一的大型液體火箭發動機研制生產廠，先后研制生產近百余種液體火箭發動機，系列動力系統助力我國航天完成探月工程、載人航天、北斗組網、火星探測等國家重大工程的實施。
據公開資料：該廠自2014年開始在金屬增材制造領域耕耘，2017年3月，國防科工局批復以7103廠為主依托單位、聯合波利特及其他9家國內增材制造領域的頂尖高校和企業設立國防科技工業航天特種構件增材制造技術創新中心，多方位與鉑力特、華科、西交大、西工大等單位開展深度合作，實現了技術研制能力的快速提升和工程化應用的多點推進，先后掌握了高強鋼/航天專用高強不銹鋼等14種牌號材料的增材制造成形和后處理工藝、航天特種構件增材制造輕量化設計、銅/鋼異種材料組合增材制造、600mm×600mm超大幅面精密構件增材制造形性控制、增材流道結構高表面質量磨料流光整等系列關鍵技術，完成了常規運載等33種型號中多腔道/多通道噴注器等7類結構、200余種復雜精密構件的增材制造成形。
當前，已有90余種裝機試驗通過熱試車考核，30余種實現批量交付，增材制造構件先后成功參與了天問一號、實踐衛星、北斗導航系統雙星等50余次發射和飛行試驗，為我國深空探測、載人空間站、探月工程和北斗導航等航天重大工程的實施提供了技術支持和保障。
航天六院3D打印零件用于天問一號發動機
在天問一號探測器上，航天六院研制交付了著陸巡視器和環繞器的推進分系統，共計48臺大大小小的發動機。為使著陸巡視器降低運行速度達到著陸要求，作為著陸巡視器主發動機的7500N變推力發動機接續發揮關鍵作用，為著陸巡視器動力減速、懸停避障和緩速下降等軟著陸任務提供軌控推力。
△祝融號探測器著陸
該型發動機是六院研制團隊在借鑒探月任務中7500N變推力發動機工程經驗基礎上，根據火星探測任務全新設計制造的發動機。并且相較之前探月任務中同樣推力的7500N發動機，為了滿足火星探測器安裝結構要求和減重需求，并提升發動機性能，研制團隊首次在我國開展深空探測的航天器上將推進分系統發動機燃燒室從以往的低室壓方案改進為中室壓方案，從而保證了相同推力情況下，發動機體積更小、性能更高。
制造過程中，改進型7500N變推力發動機與以往7500N發動機的性能和推力一樣，但重量和體積只有以前發動機的三分之一，結構也更加優化、緊湊。發動機的對接法蘭框還首次采用3D打印技術，“一次打印成型”避免大余量去除原實心棒材或鍛件引起的變形，也保證了發動機與總體對接的質量穩定性。
△祝融號火星車
END
如今，3D打印技術已經在我國運載火箭、航天器產品的制造過程中發揮重要作用，六院7103廠、一院211廠、三院159廠、三院31所、航空工業601所等均是該技術應用的典型代表。至于具體應用，已經非常繁多，但一直保持只干不說、多干少說的原則。隨著我國航天事業的快速發展，該領域對3D打印技術（特別是金屬3D打印）呈現出越來越強大的應用需求，對技術和產業化的推動越發明顯。
來源：南極熊3D打印網
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高經理
