3D 打印

相对论空间正在重塑航天工业吗？

发布时间

1年前

2023 年 3 月 23 日

在过去的 62 年里，美国航天工业以超乎人类想象的速度进入了外太空，到达了我们自己的月球，一直到达遥远的太阳系甚至更远的地方。但如果我告诉你这个行业即将经历技术范式转变呢？ Relativity Space 和 SpaceX 等公司正在引领行业可能经历的技术和制造领域最伟大的变革之一。在本文中，我们将探讨 Relativity Space 正在利用哪些技术和新成果来实现这一目标。

蒂姆·埃利斯是谁？

为了更好地理解蒂姆·埃利斯，我们必须回顾得更远。作为一个年轻人，蒂姆通过对乐高的痴迷认识到自己具有高度专注和多任务处理的能力，以至于蒂姆的右手拇指仍然由于花费了大量的时间和精力建造乐高而永久弯曲。

埃利斯开始于美国南加州大学，他计划以编剧身份毕业，并作为南加州大学主题选项计划的一部分进行学习。然而，在大一新生入学培训期间，他将专业转为航空航天工程。埃利斯和相对论的另一位联合创始人兼首席技术官，乔丹·努恩两人都在南加州大学火箭推进实验室担任领导职务。在火箭推进实验室期间，埃利斯和努恩帮助将第一枚学生设计和制造的火箭发射到太空。在就读南加州大学期间，埃利斯曾在 Blue Origin 实习过 3 次，并获得了理学学士和理学硕士学位。

毕业后，埃利斯继续在蓝色起源全职工作了 5 年，主要致力于 3D打印火箭技术。后来，他担任乘员舱 RCS 推进器的推进开发工程师。后来，他因将 3D 打印引入蓝色起源而受到赞誉。

起源

虽然埃利斯和努恩花了大量时间开发专门用于帮助火箭推进的增材制造技术，但他们认识到该技术对航天工业影响的严重性，并决定寻求一种更雄心勃勃的火箭制造方法。

埃利斯和努恩随后于 2015 年创办了相对论太空工业公司。最初，他们试图筹集 500,000 万美元的种子资金，但由于没有为初创企业筹集资金的实际经验，埃利斯陷入了困境，决定给马克·库班发冷邮件，显然他的电子邮件足以说服马克投资 500,000 万美元。从在星巴克餐巾纸上勾勒出这个想法到获得资金，花了一周多的时间。埃利斯和努恩开始了疯狂的旅程，后来成为一个独一无二的成功故事。

埃利斯和努恩努力跟上增长率，后来承认，马克的资金来得如此之快，以至于他们实际上无处存放资金。有了资金到位和完成任何既定任务的雄心之后，他们开始了制造全 3D 打印火箭的艰巨任务。迄今为止，Relativity Space 已通过 2.3 轮融资成功筹集了 4 亿美元。

增材制造

Relativity Space 现在面临着创建全 3D 打印火箭的艰巨任务，以更好地推进火箭飞船的生产、降低成本并提高设计的简单性。埃利斯明白，3D 打印机是解决这个问题的答案，因为它们能够比以前的工具方法更快、更便宜地简化和创造事物，而且这种新技术更环保、更节能。

在某些情况下，测试时间缩短了 10 倍。例如，前几代火箭从理论到可行的产品需要长达 10 年以上的时间，而 Relativity Space 可以在不到 60 天的时间内生产出原型。但这并不像购买金属 3D 打印机并开始生产那么简单，Relativity Space 必须制造自己的 3D 打印机，甚至在内部设计来自其团队自己的金属专家的合金。这些壮举本身就是巨大的，更不用说设计火箭时存在的剩余复杂性了。

增材制造可以解决几乎所有现有的航天工业生产线问题，它消除了对特殊工具的需求，加快了从想法到可行产品的时间，并允许相对论空间在更短的时间内测试和生产更多的迭代比任何其他火箭制造商都要多。当您谈论的是一个处理数百万甚至数十亿有价值货物的行业时，这些技术需要经过尝试、验证和测试。尽管存在这些障碍，该公司还是收到了美国历史上私营航天公司中数量最多的预订单，支持了 3D 打印的想法，并证明投资者已经准备好迎接 Ellis 和 Noone 所设想的航天工业的技术进步。

相对论空间 4g 打印机。

航天工业量

太空旅行长期存在的问题是负担能力，这一高门槛阻碍了较小国家启动太空计划。人们还认为，在 SpaceX 和 Blue Origin 证明错误之前，太空旅行永远不会在私营部门可行。 Relativity Space 是一个新来者，正在颠覆这个行业，以满足世界各国的需求。随着我们对卫星和火箭发射的需求增加，对太空旅行的需求呈指数级增长。目前，航天工业价值达 350 亿美元，据摩根士丹利预计将增长至 1.1 万亿美元到2040年。

近 50% 的航天工业是卫星发射，私营部门认识到这一点，已以更实用的方式引导自己，更适合低轨道卫星的分布。这在多个方面都是有益的，太空中对货物的需求正在增长，我们需要最适合将大量货物长距离运输到外星球的解决方案如果我们要改造像火星这样的行星，我们需要有能力为了在地球上制造和创造，我们不能指望将所需的货物运送到一个月之外的地球。

Relativity Space 以及 Terran 1 和 Terran R 重点关注货物配送的需求。 Terran 1（85% 3D 打印）的有效载荷为 2700 磅，这将主要用于船上的信息收集技术，因为他们测试并准备在 2024 年发射 Terran R，Terran R（95% 3D 打印）预计将有效负载为 44,000 磅。 Tarran 1 更适合低轨道任务，Terran R 的目标是在 2024 年飞往火星。

相对论空间

相对论空间已发展成为一家支持估值4.2亿美元并在极短的时间内获得超过 1.3 万平方英尺的制造空间。公司已被获得多项专利围绕其 3D 打印技术，甚至一些合金。该公司能够做到这一点的部分原因是完全内部制造，而其他火箭制造商则依赖供应链和外部制造商。 Relativity Space 正在其遍布美国的 1 个仓库中的 4 个自行完成这一切。他们不仅设法将所有必要的技术引入内部，而且还设法成为卡纳维拉尔角历史上第四家公司为了拥有专用的发射台，他们还在范登堡空军基地设有基地。

Relativity Space 的专有技术使他们能够利用等离子拱形放电和激光焊接铝合金来制造新设计的 3D 打印机，焊丝速度为每秒 10 英寸，完全由内部设计。这使他们能够以前所未有的速度更好地调整最终产品以满足他们的特定需求。机器学习优化更流畅的设计，在许多情况下生产出几乎不可能制造的零件。

埃利斯和他的团队必须解决一些不可预见的技术挑战，例如金属翘曲。在这种情况下，该团队得出的结论是，最好的方法是了解每种合金固有的翘曲的确切规格，并利用机器学习算法更好地调整其程序，以适应该工艺所使用的特定合金。这使得他们能够在创建零件时进行相应的计算和调整，将零件的翘曲整合到测量中。埃利斯表示，在火箭的整个长度上，该算法的误差在千分之二英寸以内。这是机器学习如何使制造业受益的又一个例子。