3D打印可以將原本通過(guò)多個(gè)構(gòu)件組合的零件進(jìn)行一體化打印，這樣不僅實(shí)現(xiàn)了零件的整體化結(jié)構(gòu)，避免了原始多個(gè)零件組合時(shí)存在的連接結(jié)構(gòu)（法蘭、焊縫等），也可以幫助設(shè)計(jì)者突破束縛實(shí)現(xiàn)功能最優(yōu)化設(shè)計(jì)。一體化結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)除了帶來(lái)輕量化的優(yōu)勢(shì)，減少組裝的需求也為企業(yè)提升生產(chǎn)效益打開(kāi)了可行性空間。

此外，金屬3D打印可以讓打印部件達(dá)到傳統(tǒng)方式無(wú)法達(dá)到的薄壁、尖角、懸垂、圓柱等形狀的極限尺寸，讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)師有了更大的發(fā)揮空間。在進(jìn)行飛行器中的復(fù)雜零部件設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師由過(guò)去以考慮零部件的可制造性為主，轉(zhuǎn)變?yōu)樵霾脑O(shè)計(jì)思維下的實(shí)現(xiàn)零部件功能性為主。

       由此出發(fā)，3D打印開(kāi)啟了下一代經(jīng)濟(jì)性的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)制造之路，而或許這將成為NASA與ESA搶灘低成本、可重復(fù)利用的下一代火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的觸發(fā)因素。

搶灘低成本、可重復(fù)利用的下一代火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。就在近日，Ariane集團(tuán)還獲得了歐洲航天局（ESA）的支持，總預(yù)算超8千萬(wàn)歐元用于Ariane新一代液氧-甲烷火箭發(fā)動(dòng)機(jī) — Prometheus。

    Prometheus是Ariane集團(tuán)與CNES于2015年發(fā)起的一項(xiàng)用于繼Ariane 6之后的新一代火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是低成本，目標(biāo)是將火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的制造成本至少降低10倍，并且可重復(fù)使用。而之前包括2005年的Vulcain 2火箭發(fā)動(dòng)機(jī)造價(jià)太高，大約1000萬(wàn)歐元。

    毫無(wú)疑問(wèn)，Prometheus將以所向披靡的成本優(yōu)勢(shì)成為下一代火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的典范。不過(guò)，低成本與可重復(fù)使用在技術(shù)實(shí)現(xiàn)方面具有一定的矛盾性，而融合這一矛盾的利器正是3D打印技術(shù)。Prometheus LOx-甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目還將利用前所未有的數(shù)字化水平進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)控制和診斷，并且將3D打印技術(shù)的應(yīng)用貫穿到原型開(kāi)發(fā)和最終生產(chǎn)中。

Prometheus采用全新的推進(jìn)劑，從傳統(tǒng)的液氫+液氧變?yōu)橐貉?甲烷。首次測(cè)試計(jì)劃于2020年利用德國(guó)航天中心（DLR）的P5測(cè)試臺(tái)進(jìn)行。

Ariane集團(tuán)計(jì)劃將Prometheus先用于小型的火箭發(fā)射裝置，然后進(jìn)行火箭發(fā)動(dòng)機(jī)回收利用的演練工作。在此基礎(chǔ)上，將Prometheus用于A6下一代以及A6重復(fù)利用型甚至是Ariane下一代火箭發(fā)射裝置。

設(shè)計(jì)推力達(dá)100噸，3D科學(xué)谷了解到Prometheus能夠?qū)⑿詢(xún)r(jià)比結(jié)合在一起的設(shè)計(jì)理念包括3D打印技術(shù)的大量采用，簡(jiǎn)化了循環(huán)結(jié)構(gòu)，低成本的機(jī)械組裝要求，簡(jiǎn)化了子系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

   Prometheus通過(guò)一個(gè)10MW的單軸渦輪泵供給燃燒室。冷卻方式采用甲烷再生回路冷卻。 四個(gè)主閥供給腔室和氣體發(fā)生器。 其中三個(gè)主閥是完全調(diào)節(jié)的閥門(mén)，允許從30％到110％的節(jié)流水平。

   ESA支持Ariane集團(tuán)的Prometheus下一代火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的舉動(dòng)，頗有與NASA搶灘經(jīng)濟(jì)型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)引擎的味道。NASA于2012年就啟動(dòng)了AMDE-Additive Manufacturing Demonstrator Engine增材制造驗(yàn)證機(jī)的計(jì)劃，NASA認(rèn)為3D打印在制造液態(tài)氫火箭發(fā)動(dòng)機(jī)方面頗具潛力。在3年內(nèi)，團(tuán)隊(duì)通過(guò)增材制造出100多個(gè)零件,并設(shè)計(jì)了一個(gè)可以通過(guò)3D打印來(lái)完成的發(fā)動(dòng)機(jī)原型。而通過(guò)3D打印，零件的數(shù)量可以減少80%，并且僅僅需要30處焊接。

   而ESA則是通過(guò)自建或者是聯(lián)合建設(shè)的方式迅速加強(qiáng)其3D打印領(lǐng)域的實(shí)力。2016年，歐洲空間局在英國(guó)基地牛津郡的哈威爾建立了一個(gè)新的先進(jìn)制造實(shí)驗(yàn)室，配備了先進(jìn)的金屬3D打印機(jī)、強(qiáng)大的顯微鏡套件、X射線CT機(jī)，以及一系列的熱處理加熱爐。2017年，ESA還與英國(guó)制造技術(shù)中心（MTC）合作，建立了一個(gè)“一站式”空間相關(guān)應(yīng)用增材制造中心—ESA增材制造中心（AMBC）以探索某些項(xiàng)目的3D打印潛力。