江蘇雷射聯盟導讀：
NASA將會使用大型3D列印技術來製造未來的火箭發動機，目前已經經過測試的兩種部件：銅合金燃燒室和使用高強耐氫的鋼製造的噴嘴在2020年的火星探索實驗中進行了使用。
未來的火箭發動機將會使用大型3D列印技術來製造
送粉式能量直接沉積技術可以製造大體積的部件——火箭的發動機噴嘴
▲圖解：同傳統的製造工藝相比較，不僅部件價格便宜，而且製造速度快
美國NASA的阿爾忒彌斯計劃（英文：Artemis Program，美國國家航空航天局（NASA）發布了一項280億美元的宏偉計劃，在2024年將首位女性和另外二位男性太空人送上月球），該項計劃打算為人類在火星上居住做準備。而增材製造技術，或者說是3D列印技術，是NASA比較精通的一項技術，在工業界和學術界都是比較活躍的一種用來列印火箭部件的技術，列印的部件將為這些登錄火星作準備。
NASA的快速分析和製造推薦技術項目，正在開發這一先進的增材製造技術來進行3D列印火箭的發動機部件，採用雷射和粉末來進行。這一技術，稱之為噴送粉末直接能量沉積，可大大減小製造成本和減少製造大型，複雜的發動機部件如噴嘴和燃燒室的製造周期。
這一技術的先進性是非常明顯的，它會允許我們製造採用傳統技術非常難困難和非常昂貴的火箭部件，且可以實現同過去相比，以低成本的方式來實現製造。此外，它還將使得商業公司和航天工業可以製造出一樣的產品和應用這一技術來製造醫療，傳輸工具和基礎設施等。
該列印技術噴射金屬粉末到雷射加熱造成的熔池中或者熔融金屬中。噴送的粉末和雷射鏡片組合在一起形成金屬列印的雷射頭。這一列印的雷射頭連結在機器人手臂上，然後按照程序實現設計好的路徑來層層堆積。
噴粉能量直接沉積3D列印技術的工作狀態圖
該製造技術具有許多的優勢，例如可以製造大型的部件，不再受限於製造時的尺寸。該技術同時可以大型形狀比較複雜的部件，包括發動機的帶內冷卻通道的噴嘴。火箭發動機的噴嘴是包含內冷卻通道的，可以讓低溫火箭燃料推進劑通過其內的通道來保證噴嘴在安全的溫度進行工作。
▲含內冷卻通道的複雜的火箭噴嘴設計——可以採用噴粉能量直接沉積技術進行製造。噴嘴的壁和內通道的厚度只有幾張紙的厚度
採用傳統工藝製造發動機噴嘴是一項非常具有挑戰性的工作，並且還會花費很長的時間。噴粉能量直接沉積增材製造技術可以允許我們製造大尺寸的複雜形狀的具有內冷卻通道的部件，這在以前幾乎是不可能的。我們可以顯著的減少製造時間和製造成本，同時可以非常容易的製造出內冷卻通道的噴嘴和其他關鍵的火箭部件。
目前他們已經使用噴粉能量直接沉積增材製造技術製造了大型尺寸的NASA火箭發動機噴嘴，經過測量，其直徑為40英寸，高度為34英寸，具有完全的內冷卻通道。這一噴嘴的製造時間只有30天的時間，在以前，採用傳統焊接製造技術則需要至少一年。採用噴粉能量直接沉積增材製造技術的交割完成任務的時間比預期還早了一年的時間。這一目標在2020年已經完成
目前採用這一技術，保證了NASA的航天系統的發射，太空飛船和深空探測任務的完成。包括輸送首位女性另外兩名男性在2024年之前進行登月，以及建立可持續的空間生存居住站。目前他們正在開展使用噴粉能量直接增材製造技術列印的航天部件的認證工作。目前該技術團隊正在構建和評估採用該技術列印的直接為5英尺，高度為7英尺的帶有內冷卻通道的噴嘴。
使用這一新型的噴粉能量直接沉積技術來製造噴嘴的內壁和其他部件，將會使得航天系統製造的部件可以在原計劃的周期內提前完成並減少成本。
經過一系列嚴苛的熱火焰測試，工程師們將會經受分量表版本的噴嘴在同樣的6,000°的燃燒室的溫度中和持續的壓力下進行測試，這是實際的火箭發動機部件在發射時要經受的耐久性考驗和性能測試。
噴粉能量直接沉積增材製造的銅合金燃燒室和使用高強耐氫的鋼製造的噴嘴正在進行熱火焰測試
NASA某型號的火箭發動機噴嘴的結構圖
未來的登月裝備和火星探測器將會配備3D列印的火箭發動機部件，這將大為降低製造的成本和減少製造時間。NASA正在積極的投資這一技術，這一技術，在不久的將來，將使登月變成現實。
▲經過熱火焰驗證測試， NASA 已經證明兩種噴粉能量直接沉積增材製造的火箭發動機產品——銅合金燃燒室和使用高強耐氫的鋼製造的噴嘴——經過了傳統製造技術可以通過的飛行的極端傳統燃燒室的測試。