德国3D打印AI设计铜制火箭喷管成功

德国金属增材制造企业aconity3d近日宣布，成功制造并测试了一款由人工智能全权设计的铜合金气塞式火箭发动机喷管。该项目由aconity3d主导，联合了来自科研与工业界的合作伙伴，共同完成了从设计、打印到后处理及测试的全流程。这款发动机采用高性能航空航天级铜铬锆合金（cucrzr），通过单件整体3d打印成型，展现了极高的制造精度与材料性能。

在制造环节，aconity3d使用了其专为工业应用设计的aconitymidi+设备，该设备采用粉末床激光熔融（lpbf）技术，搭载ipg ylr 3000/1000 am高功率激光器。打印完成后，由solukon公司进行粉末清除处理，并由德国弗劳恩霍夫激光技术研究所（ilt）负责关键的热处理工艺。此外，谢菲尔德大学的race 2 space团队全程参与了发动机的测试准备与技术支撑，确保了实验数据的可靠性。

此次项目的核心突破在于其设计理念的革新。发动机完全由leap 71开发的noyron大模型生成。与传统依赖工程师反复迭代的流程不同，noyron能够在几分钟内自主完成一个推力为5千牛（kn）的煤油/液氧（kerolox）气塞式喷管设计。该模型将物理定律、几何约束及性能指标转化为可执行代码，使ai能够探索超出人类直觉的设计空间，从而找到更优的解决方案。

气塞式喷管被誉为航天推进系统中zui复杂的结构之一。其独特的“倒置”设计使其能在不同高度保持效率，无需传统真空发动机那样沉重的喷管延伸段。然而，这种复杂几何结构长期以来因难以设计冷却通道而备受挑战。本次打印的发动机成功集成了复杂的再生冷却内部流道，液氧与煤油在其中循环流动，有效防止燃烧室过热。预热后的煤油与气态氧混合燃烧产生推力，证明了ai生成设计在应对极端热负荷与复杂流道方面的成熟度。

此次5kn推力测试的成功，不仅验证了aconity3d在复杂金属部件制造上的先进能力，也标志着ai生成设计已具备直接应用于航天实体的潜力。目前，团队已启动下一阶段研发，计划开发一款推力达20kn、采用液氧甲烷的气塞式推进器。对于中国航天及3d打印行业而言，这一案例揭示了“ai设计+增材制造”融合的巨大潜力，未来在降低研发周期、突破复杂结构制造瓶颈方面，值得中国企业重点关注并探索类似的技术路径。