不久前，美國國家航空航天局（NASA）成功測試了兩個迄今設(shè)計(jì)最復(fù)雜、3D打印制造的火箭發(fā)動機(jī)噴嘴。兩個噴嘴分別進(jìn)行了5秒鐘點(diǎn)火試車，產(chǎn)生了2萬磅的推力。這種設(shè)計(jì)復(fù)雜的氫氧旋混幾何流型噴嘴使燃燒產(chǎn)生的推力達(dá)到每英寸1400磅，溫度達(dá)到6000華氏度（約3316攝氏度）。

通過這次設(shè)計(jì)，NASA工程師推進(jìn)了3D打印技術(shù)的極限。他們先把設(shè)計(jì)方案輸入3D打印計(jì)算機(jī)，然后由打印機(jī)一層層打出每個部分，通過激光把金屬粉末融合在一起，這一過程叫做選擇性激光熔融。

3D打印也叫加法制造。設(shè)計(jì)者可以用40個噴頭打印一個整體部件，而不用分別制造。他們打印的部件在尺寸上類似小火箭發(fā)動機(jī)噴嘴，而設(shè)計(jì)上卻類似推進(jìn)大型發(fā)動機(jī)如RS-25發(fā)動機(jī)的噴嘴。RS-25發(fā)動機(jī)是用來推進(jìn)NASA空間發(fā)射系統(tǒng)（SLS）火箭的，是舉重型探測類火箭，將把人類帶到火星上。

“我們不只是想測試一個噴嘴，還想證明3D打印能給火箭設(shè)計(jì)帶來變革，提高系統(tǒng)性能?！瘪R歇爾工程指揮部主管克里斯·辛格說，“在測試中，這些部件表現(xiàn)得出乎意料的好?！比绻脗鹘y(tǒng)制造方法，要造163個單獨(dú)零件然后再組裝起來，但3D打印只需兩個零件，不僅節(jié)約了時間金錢，而且造出的部件能提高火箭發(fā)動機(jī)性能，減少失敗可能性。

兩個火箭噴嘴分別由兩家公司打印?！拔覀兊哪繕?biāo)之一是與多家公司合作，為這種新的制造工藝制定標(biāo)準(zhǔn)?！瘪R歇爾推進(jìn)工程師詹森·特賓說，“我們與行業(yè)合作，學(xué)習(xí)怎樣在航空硬件制造的每個階段——從設(shè)計(jì)到空間操作，利用這種加法制造的優(yōu)勢。我們正在把學(xué)到關(guān)于火箭發(fā)動機(jī)部件制造的一切，應(yīng)用到空間發(fā)射系統(tǒng)及其他航空硬件上?！?/p>

由于加法制造設(shè)計(jì)獨(dú)特，不僅能幫設(shè)計(jì)師制造和測試火箭噴嘴，還能使測試更快更智能。馬歇爾中心擁有室內(nèi)加法制造能力，“這讓我們能看到測試數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)來修正部件或測試標(biāo)準(zhǔn)，迅速改變生產(chǎn)再返回來測試?！必?fù)責(zé)本次測試的推進(jìn)工程師尼古拉斯·凱斯說，“這會加速整個設(shè)計(jì)、開發(fā)與測試過程，讓我們能以更少的風(fēng)險(xiǎn)和成本努力改革設(shè)計(jì)?！?/p>

本著降低未來發(fā)動機(jī)的制造復(fù)雜性、節(jié)約時間、減少制造組裝成本的目的，工程師們不斷測試越來越復(fù)雜的噴嘴、火箭噴管及其他零件。對于改進(jìn)火箭設(shè)計(jì)、完成深空任務(wù)來說，加法制造是一種關(guān)鍵技術(shù)。