CEA旨在通过3D打印火箭发动机使太空民主化

在过去十年中，令人惊讶的商业趋势之一是太空发射和探索的戏剧性私有化。根据…最近的文章《卫报》在美国，私营企业目前约占全球4240亿美元航天产业的80%。

而少数超级富豪——包括理查德·布兰森、埃隆·马斯克和杰夫·贝佐斯——则获得了大量的财富负面媒体关注就他们建立空间旅游的努力而言，空间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，全球航天工业为产品和服务商业化提供了尚未开发的机会。它很可能是新一代雄心勃勃的企业家的“最后前沿”。

伊万·克雷格(Ewan Craig)就是这样一位企业家，他自称是太空布道者Connect Everything Aerospace (CEA)根据他在COVID-19封锁的最初几个月里提出的一个新想法，他将于2020年在英国推出。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打印使空间更容易进入、更便宜、更民主火箭发动机。

不到18个月后，Ansys通过其启动程序克雷格正在准备他的第一次试射。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。

CEA独特的单件火箭发动机设计将通过Velo3D作为合作伙伴的3D打印在不到6小时内制造出来。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，我们使用“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我们人类做的最酷的事情。登月，向其他星球发射探测车，让男人和女人生活在我们星球的轨道上——这太不可思议了。因此，在最初的COVID-19封锁期间，我参加了一门由麻省理工学院(MIT)创建的在线公开课程，介绍了基础火箭科学。我就是喜欢它。我开始做一些研究，我了解到一个喷管和钟引擎设计构思于20世纪60年代，但从未真正付诸实施。有那么一刻，我想:“等一下。我应该试着为今天重新设计一下吗?”这款发动机的设计非常独特，可以在爬升大气层时提供最大的推力，并能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得它很重，难以制造，而且使用传统材料和制造工艺生产成本高昂。增材制造或3D打印确实是大规模生产的唯一途径。有了3D打印，复杂性就不是问题了。只要你优化设计，这只是按下一个按钮的问题。通过将3D打印的现代技术与这个相当古老的火箭发动机的发明相结合，你实际上可以制造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，这将使什么成为可能?

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。如果你能以更低的价格和更少的劳动力——尤其是熟练的劳动力——开始制造这些东西，那就意味着你不需要像美国宇航局这样由政府资助的大规模行动来把东西送入太空。它可以成为一个更便宜、更容易接近的企业。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之类的服务。在英国、美国或世界各地，尤其是在发展中国家，可能会涌现出大量的初创公司，在这些国家，太空探索还没有发生过。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变化。

问:作为一个有着远大理想的年轻企业家，你面临过哪些商业挑战?

答:从一开始，这对我来说就不是一个真正的商业企业。我做这项工作是出于对科学的好奇;我只是想解决技术问题。但是，在这样做的过程中，我受到了挑战，因为我没有最好的工具来满足我的设计探索和模拟需求Ansys的发现和Ansys流利。能够通过启动程序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，它是一个迷宫，由通道、通道、冷却液流和各种不同的区域和表面组成。你不可能制造一百万个原型然后摧毁它们。在开始打印之前，您必须对自己的设计绝对有信心，而Ansys可以快速提供这种信心。如果没有Ansys提供给我的信誉，我不可能证明我的概念，成立公司，申请专利，并找到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——无论是自己制造火箭发动机还是将技术授权给其他人。我喜欢把CEA描述为处于盈利前阶段，但想象一下这家公司的发展方向是明智的。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:你们处于开发周期的哪个阶段，CEA的下一步是什么?

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。在火箭引擎的世界里，一旦你造好了第一个，你就要进行所谓的静态测试点火。所以，你把它绑在地上，然后发射。你把氧化剂和燃料泵进去，你就会看到它是如何保持低温的，因为燃烧释放出了惊人的能量和热量。我们计划在2022年初进行一次试飞，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模拟表明它会起作用，所以我希望它能起作用。

Velo3D Sapphire®打印机采用专有的抗突出非接触式重涂器，几乎消除了部件碰撞的风险，大大提高了产量，并促进了打印过程，使较低的角度和悬垂降至零度;薄的防漏壁;大直径和极小的内胎，几乎没有或没有支撑。

请自行查看Ansys Discovery。免费下载30天试验。