CEA计划通过3D打印火箭发动机实现太空民主化

在过去十年中，更令人惊讶的商业趋势是太空发射和探索的戏剧性私有化。根据近期文章载于《卫报》目前，美国私营企业在全球4240亿美元的太空产业中约占80%。

而包括理查德·布兰森、埃隆·马斯克和杰夫·贝佐斯在内的少数超级富豪已经收到了大量的捐款负面媒体关注由于他们努力建立太空旅游，太空在一系列商业应用方面的潜力是巨大的。从发射卫星来运输货物在美国，全球航天工业代表着尚未开发的产品和服务商业化的机会。它很可能是新一代雄心勃勃的企业家的“最后疆域”。

尤恩•克雷格就是这样一位企业家，他自称是太空布道者连接一切航空航天(CEA)这是基于他在COVID-19封锁的最初几个月里想出的一个新想法。当我们中的许多人在散步、拼拼图或烤面包时，克雷格正在想象一种意想不到的方式，通过3D打印让太空更容易进入、更负担得起、更民主火箭发动机．

不到18个月后，在Ansys的支持下启动程序克雷格正在为他的首次试射做准备。最近，我和克雷格谈论了他独特的愿景，以及他是如何如此迅速地实现这一愿景的。

与Velo3D合作，CEA独特的单件火箭发动机设计将在不到6小时内通过3D打印实现制造。它将能够在重量不到2公斤的情况下产生千牛顿的推力。

问:当我听到“增材制造”这个词时，火箭发动机似乎不太合适。毕竟，我们用“火箭科学”来表达产品复杂性的最极端的例子。那么，CEA的概念究竟是如何产生的呢?

答:我一直认为航空航天工程是人类所做的最酷的事情。登月，向其他行星发射探测器，让人类生活在地球的轨道上——这太不可思议了。因此，在COVID-19最初的封锁期间，我参加了一门由麻省理工学院开设的在线公开课程，介绍基本火箭科学。我太喜欢了。我开始做一些研究，了解到一种喷管和钟引擎设计构思于20世纪60年代，但从未真正起步，双关语。有那么一瞬间，我想:“等一下。我应该为今天重新设计一下吗?”发动机有一个完全独特的设计，允许它提供最大的推力，当它爬过大气，自适应环境压力的变化，以支持最佳的排气膨胀。但这种独特的设计使它很重，难以制造，使用传统材料和制造工艺生产成本很高。增材制造，或3D打印，是大规模生产的唯一方法。有了3D打印，复杂性就不是问题了。只要你优化了设计，这只是按下一个按钮的问题。通过结合真正现代的3D打印技术和这个相当古老的aerospike火箭发动机的发明，你实际上可以做出一些今天可行的东西，无论是在经济上还是在实践上。这就是CEA的起源。

问:一旦你有能力快速、经济地大规模生产火箭发动机，那将使什么成为可能?

答:可打印火箭发动机的机会是巨大的。我喜欢把它想象成类似于福特T型车的时刻。如果你能够开始以低得多的价格和少得多的劳动力——尤其是熟练劳动力——来制造这些东西，那就意味着你不需要像美国宇航局那样大规模的、由政府资助的操作来把东西送入太空。它可以成为一个更便宜、更容易获得的企业。你可以有更小的火箭，由廉价的火箭发动机提供动力。你可以让小公司提供卫星发射等服务。在英国、美国或世界各地，特别是在发展中国家，太空探索还没有发生过，可能会有很多小型创业公司出现。现在，这是地球上最富有的人的游戏，这种情况应该改变。像东航这样的公司实际上可以开始推动这种改变。

问:作为一名年轻的企业家，你有一个雄心勃勃的想法，遇到过哪些商业挑战?

答:从一开始，这对我来说就不是真正的企业。我做这项工作是出于对科学的好奇心;我只是想解决技术问题。但是，在这样做的过程中，我遇到了挑战，因为我没有获得最好的工具来满足我的设计探索和模拟需求Ansys的发现而且Ansys流利．能够通过启动计划访问面向产品开发人员的行业领先软件Ansys软件是非常重要的。如果你想象一下这个火箭发动机的内部结构，它是一个由通道、通道、冷却液流以及各种不同的区域和表面组成的迷宫。你不能制造一百万个原型然后毁掉它们。在开始打印之前，您必须对您的设计绝对有信心，Ansys可以快速提供这种信心。如果没有Ansys提供的可靠性，我不可能证明我的概念，成立公司，申请专利，并确定3D打印合作伙伴。我在整个工程阶段都得到了Ansys的大力支持，现在是时候开始考虑商业可行性和盈利了——无论是在内部制造火箭发动机，还是将技术授权给其他人。我喜欢把东航描述为尚未获得收入的阶段，但想象一下这家公司的发展前景是很明智的。如果没有Ansys，我也不会走到这一步。

CEA依靠Ansys Discovery(如图)和Ansys Fluent来创建和验证设计。

问:你们现在处于开发周期的哪个阶段，东航的下一步计划是什么?

答:10月11日，我们正式生产了世界上第一个单件火箭发动机，由我们的合作伙伴3D打印Velo3D．在火箭发动机的世界里，一旦你造出了第一个，你就要进行所谓的静态点火测试。所以，你把它绑在地上，然后开枪。你将氧化剂和燃料泵入其中，你会看到它是如何保持自身冷却的，因为燃烧释放了难以置信的能量和热量。我们计划在2022年初进行试飞，如果成功的话，这将是这些20世纪60年代设计的发动机第一次真正起飞。我很兴奋，也很自信。我的Ansys模拟说它会起作用，所以我希望它能起作用。

Velo3D Sapphire®打印机采用专有的耐凸出非接触式重放器，几乎消除了零件碰撞的风险，极大地提高了产量，并促进了打印过程，使更低的角度和垂下至零度;薄壁漏密;大直径和极小的内胎，都只有很少或没有支撑。

检查Ansys Discovery为自己。下载免费的30天试验．