增材制造 欧洲新空间
2023 年 1 月 16 日 | 阅读时间：5 分钟
新航天工业自诞生以来一直以美国为中心，但随着新技术的出现和私营组织对新航天工业的投资，这一地域重点已扩大到世界更多地区。在本文中，我们将探讨新空间的全球化与前沿技术，如增材制造 和欧洲日益增长的作用。
欧洲新空间的发展
在最初的太空竞赛中，各国为争夺第一个冲出大气层、第一个登上月球等而相互竞争。但随着 "新太空 "的出现，这些国界开始被打破。太空产业不再仅仅是政府机构的事业，独立公司也逐渐开始占据更多的市场份额，它们带来了专业技术、开拓精神、大量私人资金和风险资本，以及（实实在在的）超越世界的雄心壮志。推动新太空浪潮的技术突破有很多，如先进的制造技术、卫星及其组件的微型化、可重复使用的发射系统、激光通信设备、激光点火和人工智能。
总的来说，欧洲拥有最先进的太空基础设施之一，许多政府和私营企业都为太空产业的发展做出了贡献。这并不奇怪，因为几十年来，这些国家在工业、科学和学术方面的卓越成就不断推动着技术的发展。这些发展成果中的许多，如 增材制造- 在太空探索方面有着直接和非常有益的应用，而且欧洲有着深厚的太空探索历史和相关的基础设施，因此欧洲参与其中并在新太空产业及其未来中发挥关键作用是顺理成章的。
欧洲--尤其是德国--的新空间参与者市场正在增长。在过去几年里，新进入太空行业的初创企业的远见卓识点燃了新太空的 "新 "雄心和热情，这种雄心和热情也传到了欧洲。出现了几家实力雄厚的公司，如德国的Isar Aerospace、HyImpulse 和Rocket Factory，英国的Orbex和Skyrora，以及西班牙的PLD Space和Pangea Aerospace。
EOS 与全球大型航天公司和初创企业建立了合作关系，既是他们的概念验证（POC）合作伙伴，也是可靠的系列 AM 解决方案的提供商，包括根据行业的特定需求定制 AM 解决方案。EOS 的核心贡献是帮助新太空公司获得必要的制造技术，以快速、可靠和经济的方式实现和制造其雄心勃勃的概念，同时达到其性能目标。
欧洲航天局（ESA）通过由遍布欧洲的众多 BIC（企业孵化中心）网络组成的 "欧空局空间解决方案"（ESA Space Solutions），也培养了这种典型的新空间创业精神。以下是两个目前在欧洲蓬勃发展的新空间组织和项目的杰出范例，以及增材制造 如何为其发展做出了重要贡献：
欧空局的普罗米修斯号
阿丽亚娜集团（Ariane Group）、法国国家空间研究中心（CNES）和欧空局（ESA）正在合作开展 PROMETHEUS 项目，这是一系列新型液体火箭发动机，其设计核心是低成本、灵活性和可重复使用性。该项目的目标是设计、生产和测试一个先进的 100 吨级液氧（LOx）和甲烷（LCH4）发动机。该发动机可重复使用，以降低成本和对环境的影响。它还具有操作灵活、推力可变和多种点火设置的特点，可以更全面地用于不同类型的发射。
在此之前，使用增材制造 制造的具有主要功能和结构作用的火箭发动机部件寥寥无几。PROMETHEUS 项目旨在改变这种状况，利用 AM 的设计灵活性，缩短生产时间。在 PROMETHEUS 项目中，多达 70% 的（发动机重量）打算用增材制造 制造。预期结果是优化流程，促进低成本发动机部件的快速生产，同时减少零件数量、加快生产速度并减少浪费。增材制造 在该项目中如何发展部件的一个有力例子是阿丽亚娜的单轴涡轮泵，它是专门为 PROMETHEUS 发动机设计和生产的。这些努力将大大降低发射的成本和复杂性，从而使欧洲航天工业在国际上更具竞争力。
伊萨航空航天公司
位于慕尼黑的伊萨尔航空航天技术有限公司（Isar Aerospace Technologies GmbH）是欧空局巴伐利亚国际合作中心的成功典范之一。Isar Aerospace致力于为中小型卫星和卫星群提供更灵活、更经济的空间访问。Isar 的 Spectrum 发射器完全由公司自主研发，采用了多种先进材料和技术。Isar 公司的目标之一是用碳氢化合物混合物取代传统的有毒火箭燃料，从而大幅降低火箭发射排放。为此，Isar 的目标是制造出第一台高性能的 LOX/Hydrocarbon 发动机，作为有毒燃料发动机的替代品。Isar Aerospace 公司目前正在测试其首枚火箭，并将于 2023 年进行首次发射。
增材制造在伊萨航空航天公司（Isar Aerospace）成功开发光谱发射器和发动机的过程中发挥了核心作用，EOS 也直接参与了其中。当公司对增材制造 的要求超出了 "标准 "机器所能达到的范围时，Isar Aerospace 公司与 EOS 和AMCM合作增材制造 了一台定制机器，使他们能够完全在内部使用增材制造 ，并突破了所能达到的极限。对于 Isar Aerospace 公司来说，增材制造 实现了延展性和进步性的完美平衡。它允许开发复杂的几何形状，使其能够快速达到预期的性能目标，在整个原型设计和制造过程中满足具有挑战性的最后期限要求，并确保在增材制造过程中实现更高的零件交付量。
增材制造通过优化推力室组件等最重、交付周期最长、最复杂和最昂贵的部件，直接降低了航天工业的复杂性成本。这就需要针对具体应用进行系统和流程定制，而 EOS 和 AMCM 正是实现了这一目标。AMCM M 450和 EOS M 290在这项工作中发挥了关键作用。
AMCM M 450已在新空间供应链中确立了自己的地位，成为用于关键任务部件的可靠系统，是安装量最大的系统之一。它可以实现 450 x 450 x 400 毫米的大容积，并提供手动或半自动操作的粉末处理选项。
EOS M 290 EOS M 290以其坚固的系统设计和强大的 400 瓦光纤激光器而闻名，日复一日地提供可靠的高性能。EOS M 290 具有中等尺寸的构造和多才多艺的方法，是合格3D 打印 金属零件的行业标准，确保 Isar Aerospace 不断推动空间技术的创新。
"当我们希望加强我们的增材制造 工艺时，我们选择了使用 AMCM M 450。这台来自 EOS 的稳定设备，经过 AMCM 的定制，现在可以提供我们的发动机设计所需的必要制造空间。我们希望实现机器的高利用率，因此必须减少印刷作业之间的闲置时间。具体来说，我正在考虑全自动粉末管理（即吸粉、筛粉和加粉），我们正在与 AMCM 合作，以确定更有效的结果"。
Isar Aerospace 制造主管 Christian Wenzl
塑造新空间的未来
增材制造 在新航天工业中，《新航天技术》是零件设计和生产的重要推动力。它使公司有能力不断改进生产流程，提高零件制造能力，但要充分利用这些发展成果，还需要与其他技术相结合。
新空间公司的下一代发射器、发动机和模块将从根本上得益于技术的不断发展，如数字设计、人工智能、新材料和制造方法，如增材制造 。新空间产业的上游应用正在强劲增长，除了 SpaceX 的 Starlink 或亚马逊的 Kuiper 等超大型卫星星座外，欧盟最近也宣布了自己的IRIS² 卫星星座。不可否认，随着欧洲出现更多专门从事太空和相关产业的公司，太空的未来将是全球性的。
作者： Vinu Vijayan维努-维贾扬
