苏格兰国家制造研究所（NMIS）的工程师近日利用高压冷喷涂（HPCS）技术开发出了一种铜质火箭喷嘴，旨在解决火箭发动机生产中一个长期存在的难题：制造包含复杂内部冷却通道的大型铜结构。

火箭燃烧室和喷嘴的工作温度超过其自身结构材料的熔点，这对几何结构和材料性能都提出了严苛要求。

传统生产工艺缓慢且劳动密集，通常需要多个制造阶段和大规模机加工。粉末床熔融作为一种成熟的增材制造方法，提供了更大的设计自由度，但受限于构建体积，限制了其在大尺寸部件上的应用。电镀也广泛用于铜喷嘴生产，但在所需规模下的交付周期可能长达数月。

铜还增加了额外的难度：其热性能和机械性能，加上高度反光的表面，使其难以适用于大多数传统增材制造工艺。

NMIS工程师采用HPCS技术通过逐层沉积构建了喷嘴结构，避免了焊接方法相关的热变形和材料退化风险。该工艺支持规模化生产，同时保留了精细的几何细节，允许在结构内集成复杂的内部特征。

凭借高达每小时10公斤的沉积速率，该工艺可将生产交付周期从数月缩短至数天，同时相比传统机加工减少材料浪费。NMIS表示，该技术尚未通过完整的火箭发动机测试验证。

除航天领域外，NMIS还确定了在航空航天、能源和造船等需要耐腐蚀材料的领域的潜在应用。该工艺还可支持现有部件的修复与再制造。

“该项目是一个重要里程碑，展示了先进制造技术如何应用于复杂的火箭发动机部件，”NMIS数字工厂高级技术专家Calum Hicks表示。

“开发铜质火箭喷嘴使我们能够探索生产高性能热管理结构的新方法，缩短开发时间并提高生产效率。这项工作增强了英国在航天领域及其他领域的能力。”

NMIS高级研发工程师Ryan Devine补充道：“这项工作的真正价值在于展示了先进制造如何从实验阶段迈向实际应用。通过将工程专业知识与高压冷喷涂等创新工艺相结合，我们正在帮助制造商重新思考复杂部件的设计、生产和维护方式。”

“通过这些步骤，我们能够支持更快的开发周期和更具韧性的制造体系。”