พิมพ์จรวดด้วยโลหะ: 2 ความก้าวหน้าล่าสุดที่เปลี่ยนโฉมหน้าวงการขับเคลื่อนอวกาศ

บทเรียนที่ได้:
ทีมงานเน้นย้ำถึงความจำเป็นในการควบคุมกระบวนการที่เข้มงวดยิ่งขึ้น ตั้งแต่การพิมพ์ การตัดแต่ง การทำความสะอาด การตรวจสอบ การประกอบ ไปจนถึงการทดสอบ รวมถึงความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับความไวต่อความเย็นและข้อกำหนดด้านความสะอาด

ความร่วมมือก่อนหน้านี้ระหว่าง Eplus3D และ UCL Rocket — เครื่องยนต์ Excelsior สำหรับการแข่งขัน Race 2 Space

ก่อนเครื่องยนต์ LOX/IPA ทีม Eplus3D และ UCL Rocket ได้พัฒนาเครื่องยนต์ "Excelsior" ซึ่งเป็นเครื่องยนต์สองเชื้อเพลิง (bipropellant) ระบบระบายความร้อนด้วยการหมุนเวียนสำหรับการแข่งขัน Race 2 Space 2025 ของสหราชอาณาจักร เครื่องยนต์รุ่นก่อนหน้าพิมพ์จากโลหะผสมอะลูมิเนียม AlSi10Mg บนระบบ EP-M400S ที่มีเลเซอร์สี่หัว และใช้แก๊สไนตรัสออกไซด์ (N₂O) ก่อนที่จะเปลี่ยนมาใช้ระบบ LOX/IPA

Leap Space — เครื่องยนต์ Serrano สำหรับยานปล่อย Bighorn

Leap Space สตาร์ทอัพจากรัฐโคโลราโด เปิดตัวเครื่องยนต์ Serrano ในเดือนสิงหาคม 2026 ซึ่งถือเป็นชิ้นส่วนฮาร์ดแวร์ชิ้นสำคัญชิ้นแรกของยานปล่อย Bighorn สำหรับภารกิจโคจร ข้อมูลสำคัญ:

• ห้องเผาไหม้ (thrust chamber) ถูกพิมพ์เป็น ชิ้นส่วนเดี่ยว โดยใช้เทคโนโลยี direct metal laser sintering (DMLS) ขนาดใหญ่
• Serrano เป็น รุ่นหนึ่งของระบบขับเคลื่อน Cayenne อันเป็นกรรมสิทธิ์ของ Leap ซึ่งเป็นสถาปัตยกรรมแบบสองโหมดที่ใช้เชื้อเพลิง LOX/มีเทน
• ถูกพัฒนาต่อยอดจากเครื่องยนต์ Anaheim ที่ผ่านการบินจริงในขนาดที่ใหญ่ขึ้น เพื่อให้สามารถปรับเปลี่ยนและผลิตซ้ำได้รวดเร็ว
• ปรัชญาการออกแบบของ Leap มุ่งลดจำนวนชิ้นส่วนลง ~90% เมื่อเทียบกับยานปล่อยแบบดั้งเดิม เพื่อรองรับการผลิตต้นทุนต่ำในอัตราเร่ง ยาน Bullfrog รุ่นย่อยโคจร (suborbital) ซึ่งใช้เทคโนโลยีแกนกลางเดียวกัน ประสบความสำเร็จในการบินครั้งแรกเมื่อเดือนพฤษภาคม 2026

แนวโน้มการเปลี่ยนแปลงในอุตสาหกรรม

การผลิตชิ้นส่วนโลหะด้วยวิธีเติมเนื้อวัสดุกำลังพัฒนาจากขั้นตอนการทำต้นแบบไปสู่การผลิตชิ้นส่วนสำคัญที่ใช้ในการบินจริงในหลายบริษัท:

• การรวมชิ้นส่วน: ช่องทำความเย็นภายในที่ซับซ้อน, หัวฉีด, และห้องเผาไหม้ทั้งหมดสามารถพิมพ์เป็นชิ้นส่วนเดี่ยวตัน (monolithic parts) ได้ ช่วยลดรอยต่อที่ต้องเชื่อมหรือบัดกรีนับร้อยจุดได้
• ความเร็ว: Leap Space ระบุว่าการพิมพ์ห้องเผาไหม้ชิ้นเดียวช่วยให้วงจรการทดสอบและเรียนรู้รวดเร็วขึ้น ขณะที่บริษัท LEAP 71 แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการออกแบบเครื่องยนต์จนถึงการทดสอบการเผาไหม้จริงภายในเวลาไม่ถึงสามสัปดาห์
• น้ำหนักและประสิทธิภาพ: การออกแบบระบบระบายความร้อนด้วยการหมุนเวียนที่ทำได้ด้วยเทคนิค AM (เช่น การใช้ CuCrZr กับช่องรูปทรงอิสระ) ช่วยให้รักษาแรงดันและอุณหภูมิในห้องเผาไหม้ให้สูงขึ้นได้ โดยไม่ต้องใช้ฟิล์มทำความเย็นแบบแอคทีฟ ส่งผลให้แรงดันจำเพาะ (specific impulse) ดีขึ้น
• กำลังการผลิต: บริษัทต่างๆ วางแผนกำลังการผลิตมากกว่า 30 เครื่องยนต์ต่อปีต่อสายการผลิต ซึ่งเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อมีการลดความซับซ้อนของชิ้นส่วนด้วยเทคโนโลยี AM