德国弗劳恩霍夫铸造、复合材料和加工技术研究所(Fraunhofer IGCV)于2026年3月26日宣布,正在开发面向火箭推进部件的多材料增材制造(3D打印)技术。该项目隶属于欧盟研究计划“Enlighten”及其扩展项目“Enlighten-ED”,总预算约3800万欧元(约合63亿元人民币),预计至2027年初,将有包括ArianeGroup在内的十余家研究机构和企业参与合作。
该技术的核心在于利用激光束熔融(Laser Beam Melting)实现多材料成型。通过同时供给两种以上的金属粉末并利用激光进行熔化和层层堆叠,可以在单一工序中制造出具有不同材料特性的部件。传统上,磁性与非磁性钢合金等材质不同的零件需要分别进行机械加工和焊接,而这项新技术能够将它们在同一流程中一体化成型,显著简化了制造流程。
研究团队已成功制造出火箭阀门部件的演示原型。这种有助于飞行姿态稳定的阀门采用了磁性与非磁性钢合金交替堆叠的结构,实验室已确认其具备高密度和精密的材料分布特征。目前,团队正将其与传统切削和焊接产品进行直接对比,以量化其在性能、效率、成本及生产周期方面的优势。Fraunhofer IGCV的研究人员Constantin Jugert表示:“能够在计算机上定制部件并立即打印,这种灵活性可为研发节省数周时间。”
针对材料结合部易成为破损起点的难题,团队与比利时鲁汶天主教大学(KU Leuven)合作,重点攻克难钛与镍合金的结合问题。研究发现,若两种材料直接接触会产生脆性相,因此团队创新性地引入了薄层钼作为中间层。通过结合模拟与实验,团队已在实验室规模上成功实现了可靠结合,为制造轻量化、功能集成型部件开辟了道路。
此外,项目团队还致力于解决废弃粉末的再利用问题。他们开发了一种利用磁分离系统自动分类和回收混合粉末的机制,旨在降低材料成本并减少排放。未来计划引入热成像和传感器进行实时监控,并采用闭环控制确保质量,最终目标是实现量产规模的扩大。
尽管SpaceX和Rocket Lab等民间企业已率先将3D打印技术应用于火箭部件制造,但欧盟公共机构此前在此领域相对滞后。Enlighten项目旨在填补这一差距,其核心目标之一是提升欧洲在航天接入领域的自主性,确保欧洲在关键航天制造技术上的独立地位。
