Relativity Space 是一家通過3D打印設(shè)備制造火箭的航天制造企業(yè)。與世界上多數(shù)應(yīng)用3D打印技術(shù)的火箭制造商有所不同的是，Relativity不僅通過3D打印技術(shù)制造較小的火箭發(fā)動機零部件，還通過3D打印制造大量大型火箭部件。其目標是通過金屬3D打印制造至少火箭中95%的零部件，其中大約一半的3D打印零部件由Relativity 自主開發(fā)的大型金屬增材制造設(shè)備Stargate制造，另一半由其他品牌的選區(qū)激光熔化（SLM）設(shè)備制造，預(yù)計整個火箭的生產(chǎn)周期在60天內(nèi)完成。

     Relativity 正在通過這些3D打印技術(shù)開發(fā)一次性使用的兩級運載火箭-Terran 1。Terran 1是目前世界上唯一個幾乎全部使用3D打印技術(shù)制造的火箭。近日，Relativity 與衛(wèi)星制造商mu Space建立了合作關(guān)系，雙方將使用Terran 1火箭發(fā)射衛(wèi)星到低地球軌道（LEO）。

更低的總?cè)蝿?wù)成本

       根據(jù)Relativity，自主研發(fā)的金屬3D打印技術(shù)平臺與Terran 1獨特而靈活的架構(gòu)相結(jié)合，將使得mu Space 以比世界上任何其他發(fā)射服務(wù)公司更低的總?cè)蝿?wù)成本，實現(xiàn)更快、更可靠的衛(wèi)星發(fā)射。

 Relativity開發(fā)了一種將機器學(xué)習(xí)算法和機器人技術(shù)與金屬3D打印技術(shù)相結(jié)合的航空零部件制造平臺。得益于3D打印技術(shù)的使用，Relativity 將在打破現(xiàn)有航天器制造模式，將火箭制造周期由縮短至60天內(nèi)。

圖片：Relativity 使用SLM 3D打印機來構(gòu)建Terran的引擎（如圖所示），該引擎由少于100個零件和火箭的其他較小部件組成。通過其自主開發(fā)的大型金屬3D打印系統(tǒng)Stargate 制造油箱和其他大型部件。

      衛(wèi)星制造商 mu Space正在開發(fā)低地球軌道（LEO）和地球同步軌道（GEO）衛(wèi)星和空間技術(shù)，這些技術(shù)將加速智能城市物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備的采用。mu Space的低地球軌道衛(wèi)星將成為Relativity的Terran 1火箭的主要專用有效載荷，衛(wèi)星發(fā)射將于2022年進行。

Review

    Relativity 致力于用3D打印技術(shù)制造大部分火箭零部件的原因很明確，即實現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計，使火箭更加輕量化、更低的成本，以及更高的效率。除此之外，由于大量使用3D打印技術(shù)，Relativity 所面對的裝配工作量顯著減少，供應(yīng)鏈也得到簡化。根據(jù)Relativity的首席技術(shù)官Noone的說法，在火箭設(shè)計迭代的過程中3D打印技術(shù)也具有顯著優(yōu)勢，它加快了將新設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃炝慵倪^程。

      Relativity目前正在通過3D打印技術(shù)開發(fā)一次性使用的兩級運載火箭Terran 1。在Terran 1的開發(fā)中，Relativity報告說3D打印使其能夠快速改變設(shè)計，并且比火箭開發(fā)中通常需要的工具和勞動力更少。

    Relativity 使用SLM 3D打印技術(shù)制造該火箭中較小的部件，目前Relativity 已通過這類3D打印技術(shù)制造了大約100個不同部件原型。選區(qū)激光熔化3D打印技術(shù)在航空航天工業(yè)中越來越普遍，該技術(shù)在制造功能集成、點陣輕量化結(jié)構(gòu)領(lǐng)域具有優(yōu)勢，但根據(jù)Noone的說法，受到打印設(shè)備尺寸等因素的限制，該技術(shù)不適合制造整個火箭。Relativity 決定自己開發(fā)生產(chǎn)火箭所需質(zhì)量和復(fù)雜性要求的大型金屬3D打印設(shè)備Stargate。

Relativity的Stargate 3D打印設(shè)備基于定向能量沉積（DED） 工藝，采用了高功率激光和等離子弧作為能量源，打印材料為線材。該技術(shù)與電子束增材制造（EBAM?）類似，但是打印時不需要真空環(huán)境。

     Stargate 3D打印系統(tǒng)中集成了帶有末端執(zhí)行器的工業(yè)機器臂，配有電弧和激光沉積技術(shù)，一系列傳感器圍繞沉積系統(tǒng)并不斷收集數(shù)據(jù)，提供必要的實時控制，以確保以所需精度完成打印。每個打印過程都會生成大約10 TB的數(shù)據(jù)，Relativity會在構(gòu)建會話之后對其進行分析，以持續(xù)改進過程控制。

除了帶有沉積頭的機器人手臂外，Stargate 系統(tǒng)中還裝有兩個用于原位后處理的機器臂。在火箭零部件的增材制造過程中，這些后處理機械臂將在零件上的某些位置產(chǎn)生精細的表面光潔度。

     根據(jù)Relativity，Stargate能夠打印直徑2.74米（9英尺），高約4.57米(15英尺)的組件，可以打印所有大于0.028立方米（1立方英尺）的油箱和其他火箭組件。開發(fā)這臺設(shè)備，需應(yīng)對物理，冶金，控制，機器學(xué)習(xí)，大數(shù)據(jù)和CAM等領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。

    目前Relativity 通過Stargate 3D打印系統(tǒng)制造航空鋁材料，同時也在探索通過該系統(tǒng)制造不銹鋼和鎳合金等材料。