Agnikul Cosmos“全3D打印“火箭发动机专利获批，计划年底完成试射

2022年9月26日，南极熊获悉，印度航天初创公司Agnikul Cosmo获批了一项单件3D打印火箭发动机的设计和制造专利。该发动机由火箭发动机的五个主要部件组成，并作为单一部件一次性生产，高级半低温液体推进发动机可在96小时内制造完成，旨在支持该公司名为Agnibaan的卫星运载火箭，但也可用于卫星和其他空间探索工具。

△AgnikulCosmos的单件式3D打印发动机。图片由AgnikulCosmos提供

在传统的制造方法下，一个火箭发动机至少要用焊接等技术仔细组装100次，这对劳动力、设备和成本的要求很高。像许多空间技术公司一样，Agnikul认为使用传统工艺组装发动机部件会很繁琐和麻烦，所以它确定了需要一个单一的集成推进发动机，采用3D打印技术可以有效地优化空间飞行器的设计和制造。基于上述需求，这家位于钦奈的小型火箭公司在2020年底为其3D打印发动机申请了专利。

在两年后，印度专利局为该发明颁发了专利，其目的是为空间飞行器提供一个高度可靠的单件轻质集成发动机。据Agnikul Cosmos公司称，这款发动机包括燃烧燃料的燃烧室，将燃料注入燃烧室的喷射板，点燃燃料混合物的点火器，通过热气产生推力的喷嘴，以及用于再生冷却的冷却通道。

然而，在专利、外观设计和商标总监办公室公布的原始文件中，Agnikul没有说明单件发动机是否还包括火箭发动机的其他子部件。而当Agnikul的创始人一直在社交媒体上发布有关他们最新里程碑的信息时，太空行业的同行专家也询问该发动机是否真的如该公司所言是"完全"3D打印的。特别是，加州航天创业公司Launcher的制造和供应链主管Tim Berry在Agnikul的一篇帖子中问道，"管子、阀门、电子器件等是否都是一体成型的？"

他还补充表示：“如果只是喷嘴、腔体和喷射器，那么 "这不是一个完整的火箭发动机，也不是一个新发现。"

Berry可能是在暗指，在过去几年中，其他太空初创公司也公开了3D打印火箭发动机的制造。例如，去年4月，Launcher公司首次展示了其E-2发动机的全部推力--该发动机拥有一个完全3D打印的腔体；RocketLab公司也被称为使用3D打印的发动机，而火箭发动机制造商UrsaMajor公司只专注于开发3D打印的火箭推进系统，总部位于英国的初创公司Orbex甚至委托AMCM公司建造一台大批量的3D打印机，用于整体制造其火箭发动机。有这么多公司转向3D打印火箭推进系统，美国国家航空航天局（NASA）和欧洲航天局（ESA）等航天机构也在通过增材制造推进自己的火箭发动机技术，看来未来的竞争很严峻。

然而，Agnikul确信，它可以为其火箭发动机提供快速的周转，因为所有东西都是一次性3D打印成形的。这家在印度理工学院马德拉斯分校（IIT Madras）研究园孵化的初创公司，由于其一体式3D打印火箭发动机，已经达到了令人瞩目的目标。自2019年以来，该公司表示，它已经实现了发动机制作过程的"自动化"，其制作过程中涉及到的组件为零，并且已经在2021年测试了其3D打印发动机。

△AgnikulCosmos的3D打印火箭发动机专利。图片由AgnikulCosmos提供。

Agnikul指出，通过使用激光粉末床融合和高级航空材料，如铜及其合金、英科耐尔、蒙乃尔和钛，发动机的所有部件都可以在建造过程中集成。

由于没有螺栓、螺钉或焊接，与推力等级相似的发动机相比，该发动机非常轻（5至6公斤），后者的重量可高达25公斤。因此，通过利用3D打印，Agnikul认为这将有助于减少空间飞行器的质量、发射工具的成本，甚至是任务的成本。此外，与传统的多部件组装发动机相比，将发动机制造成单件有助于更容易识别错误。因此，资格认证更容易和更快，初创公司在其专利说明书部分描述了这一点。

正如几乎每一个利用增材制造的行业所发生的那样，批量生产变得更快，组装一个多组件零件所需的时间也减少了。此外，Agnikul表示，随着加工工作和人工干预的减少，他们设法将制造过程的周转时间加快到三天，并在一周内完成发动机的飞行资格认证。这种更快的发动机制造周转时间可以使装配过程更快，并最终有助于提高发射频率。

在评论这一最新成就时，Agnikul联合创始人兼首席执行官Srinath Ravichandran在社交媒体上表示："当我们开始设计发动机的旅程时，我们不知道3D打印可以帮助我们到什么程度。现在，在多次成功发射后，3D打印似乎简直是火箭发动机制造的最佳选择。令人难以置信的是，我们有一个团队，他们在内部从零开始发展这个原始设计，模拟它的每一个方面，让它的制造将金属烧结推向极限，并最终多次测试。"

△AgnikulCosmos的火箭工厂-1揭幕。图片由AgnikulCosmos提供。

Agnikul期待着在2022年底前测试发射其Agniban火箭，该火箭将在明年某个时候为客户携带约100公斤的有效载荷进入700公里高的轨道。同时，这家初创公司与3D打印技术公司EOS印度公司合作，以扩大其3D打印火箭和子系统的潜力，并开设了一个新的设施，即火箭工厂-1，以3D打印其火箭发动机的规模，并已在现场设置了EOS的3D打印机，使其能够在内部创建所需的硬件。