2026年金属3D打印火箭发动机两大突破：从险境求生到一体制造

两项2026年的里程碑表明，金属3D打印火箭发动机已不再是单纯的原型验证：一支学生团队制造的发动机在严重的偏离设计工况下幸存，一家商业初创公司则打印出用于轨道飞行器的一体成型推力室。

UCL火箭团队 & Eplus3D：发动机在冷却通道堵塞下成功存活

UCL火箭团队与Eplus3D合作，成功对一台7 kN推力再生冷却液氧(LOX)/异丙醇(IPA)发动机进行了热试车。燃烧室采用CuCrZr（铜铬锆）合金在Eplus3D的EP-M300打印机上完成打印，集成57条冷却通道。

关键挑战与应对措施：

• 33%冷却通道堵塞： 在后加工过程中，金属碎屑（切屑/粉尘）堵住了约三分之一的活跃冷却通道面积，这在最初测试计划中未被预料到。
• 补救措施： 团队将推力降低50%，并向燃料中添加2%的PDMS（聚二甲基硅氧烷）添加剂，以应对冷却流量下降的问题。
• 结果： 燃烧室在测试后未发生任何变形，证明了即使在偏离设计工况下，其热设计也具有足够的稳健性。

经验教训：
团队强调，需要在打印、后加工、清洁、检测、组装和测试的各个环节加强工艺控制，并更深入地理解冷却敏感性和清洁度要求。

早期合作：Eplus3D & UCL火箭团队为Race 2 Space开发的Excelsior发动机

在液氧/异丙醇发动机之前，Eplus3D与UCL火箭团队曾为英国Race 2 Space 2025竞赛开发了再生冷却双组元推进剂发动机“Excelsior”。该发动机采用AlSi10Mg铝合金，在四激光EP-M400S LPBF系统上打印完成。早期的架构也使用了一氧化二氮(N₂O)，之后才转向液氧/异丙醇方案。

Leap Space——为Bighorn运载火箭打造的Serrano发动机

总部位于科罗拉多州的Leap Space于2026年8月发布了Serrano发动机，这是其Bighorn轨道运载火箭的首个主要硬件。关键信息：

• 推力室采用单件形式通过大尺寸直接金属激光烧结(DMLS) 技术打印完成。
• Serrano是Leap公司专有的双模式液氧/甲烷Cayenne推进系统的一个变体。
• 它在经过飞行验证的Anaheim发动机基础上进行了放大，以实现快速迭代和生产。
• Leap的设计哲学目标是比传统运载火箭减少约90%的零部件数量，支持高节奏、低成本制造。采用相同核心技术的Leap公司Bullfrog亚轨道飞行器已于2026年5月完成首飞。

更广泛的行业转型

金属增材制造正从原型验证走向飞行关键推进硬件的批量生产，这体现在多家公司的实践中：

• 零件整合： 复杂的内部冷却通道、喷注器和整个推力室可作为单一整体部件打印，消除了数百个传统焊接或钎焊接头。
• 速度： Leap Space表示，单次打印的推力室能够实现快速的测试-学习循环，而像LEAP 71这样的公司已展示了从发动机设计到热试车在三周内完成的记录。
• 重量与效率： 通过增材制造实现的再生冷却设计（例如采用共形通道的CuCrZr合金）可以在不使用主动膜冷却的情况下承受更高的室压和温度，从而提高比冲。
• 生产规模： 各公司正规划每条生产线每年30台以上的发动机产能，这只有通过增材制造驱动的零件简化才能实现。