AFP 增材製造技術將用於複合材料Alpha火箭機身生產

2020-10-31 3D科學谷

運載火箭、太空飛行器製造企業Firefly宣布將從2021年開始通過自動纖維放置（AFP）增材製造技術,為複合材料火箭Alpha 生產大型纖維複合零件。Firefly 將安裝的AFP 系統是由英格索爾(Ingersoll )提供的。

測試臺中的Alpha 2.0小型運載火箭。來源：CW

自動化生產纖維複合材料

根據Firefly，即將採用的AFP 技術現在已廣泛用於飛機行業，這類設備能夠採用增材製造的方式生產非常大尺寸的複合材料結構，其應用已得到了飛機工業的開發和驗證。

英格索爾標誌性的AFP設備Mongoose Hybrid™。來源：Ingersoll

Firefly將於2021年5月將第一臺AFP系統，用於Alpha火箭製造。第二臺AFP系統將與2022年安裝在另一個工廠，預計每年生產24枚Alpha火箭。而安裝第一臺AFP 系統的工廠屆時將改為開發更大的火箭。

根據AFP 系統供應商英格索爾的信息，一旦全面投入運營，Firefly安裝的AFP增材製造系統將在14天之內製造出Alpha火箭的所有碳纖維結構，包括筒體，整流罩，圓頂和有效載荷組件。

AFP 增材製造工藝將為Firefly帶來很多益處，包括減少30-50％的複合材料浪費，提高可重複性，減少人工和製造時間，以及實現經過定製和優化的結構，並進一步減輕零部件的重量和總體成本。

3D科學谷Review

增加有效載荷，保持輕量化

根據3D科學谷的市場觀察，最初的Alpha是一種全複合材料，直徑6英尺的火箭，有效載荷能力為300至500公斤。在公司進行重組後，Firefly決定採用新版本的運載火箭-Alpha 2.0，旨在提升有效載荷，滿足中型衛星發射到低地球軌道（LEO）的需求。

Firefly公司在過去三年中一直在設計、製造、測試和鑑定Alpha 2.0火箭的質量。由於多數火箭製造的準則和資格證明文件是針對金屬火箭而制定的，關於複合材料火箭的相關經驗很少。但無論如何，Firefly具有複合材料設計和製造經驗，並且在不增加直徑的情況下增加Alpha的有效載荷能力並保持整體重量低的目標，複合材料火箭似乎成為更好的選擇。

Alpha 2.0火箭渲染圖。來源：CW

高度為29米的Alpha 2.0火箭由兩階段結構組成。火箭上方是新擴大的有效載荷部分，該部分由直徑2米（6.6英尺）的碳纖維複合材料有效載荷整流罩組成，覆蓋了有效載荷存儲區域。在有效載荷整流罩下方，火箭的圓柱體分為兩個階段：第二階段，即在有效載荷整流罩正下方的是較小的階段，其高度為6米（19.7英尺）。第一階段，位於火箭底部，為18米（59.1英尺）。這兩個階段都包括一個外部複合材料機身以及內部的氧氣、燃料和氦氣罐以及航空電子系統。第一階段旨在將火箭從地面發射到太空，但最終與第二階段分離，第二階段將有效載荷運送到低地球軌道中。

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