3D打印可以將原本通過多個構件組合的零件進行一體化打印，這樣不僅實現(xiàn)了零件的整體化結構，避免了原始多個零件組合時存在的連接結構（法蘭、焊縫等），也可以幫助設計者突破束縛實現(xiàn)功能最優(yōu)化設計。一體化結構的實現(xiàn)除了帶來輕量化的優(yōu)勢，減少組裝的需求也為企業(yè)提升生產(chǎn)效益打開了可行性空間。

此外，金屬3D打印可以讓打印部件達到傳統(tǒng)方式無法達到的薄壁、尖角、懸垂、圓柱等形狀的極限尺寸，讓產(chǎn)品設計師有了更大的發(fā)揮空間。在進行飛行器中的復雜零部件設計時，設計師由過去以考慮零部件的可制造性為主，轉變?yōu)樵霾脑O計思維下的實現(xiàn)零部件功能性為主。

       由此出發(fā)，3D打印開啟了下一代經(jīng)濟性的火箭發(fā)動機制造之路，而或許這將成為NASA與ESA搶灘低成本、可重復利用的下一代火箭發(fā)動機的觸發(fā)因素。

搶灘低成本、可重復利用的下一代火箭發(fā)動機。就在近日，Ariane集團還獲得了歐洲航天局（ESA）的支持，總預算超8千萬歐元用于Ariane新一代液氧-甲烷火箭發(fā)動機 — Prometheus。

    Prometheus是Ariane集團與CNES于2015年發(fā)起的一項用于繼Ariane 6之后的新一代火箭發(fā)動機，該發(fā)動機的設計特點是低成本，目標是將火箭發(fā)動機的制造成本至少降低10倍，并且可重復使用。而之前包括2005年的Vulcain 2火箭發(fā)動機造價太高，大約1000萬歐元。

    毫無疑問，Prometheus將以所向披靡的成本優(yōu)勢成為下一代火箭發(fā)動機的典范。不過，低成本與可重復使用在技術實現(xiàn)方面具有一定的矛盾性，而融合這一矛盾的利器正是3D打印技術。Prometheus LOx-甲烷發(fā)動機項目還將利用前所未有的數(shù)字化水平進行發(fā)動機控制和診斷，并且將3D打印技術的應用貫穿到原型開發(fā)和最終生產(chǎn)中。

Prometheus采用全新的推進劑，從傳統(tǒng)的液氫+液氧變?yōu)橐貉?甲烷。首次測試計劃于2020年利用德國航天中心（DLR）的P5測試臺進行。

Ariane集團計劃將Prometheus先用于小型的火箭發(fā)射裝置，然后進行火箭發(fā)動機回收利用的演練工作。在此基礎上，將Prometheus用于A6下一代以及A6重復利用型甚至是Ariane下一代火箭發(fā)射裝置。

設計推力達100噸，3D科學谷了解到Prometheus能夠將性價比結合在一起的設計理念包括3D打印技術的大量采用，簡化了循環(huán)結構，低成本的機械組裝要求，簡化了子系統(tǒng)設計。

   Prometheus通過一個10MW的單軸渦輪泵供給燃燒室。冷卻方式采用甲烷再生回路冷卻。 四個主閥供給腔室和氣體發(fā)生器。 其中三個主閥是完全調節(jié)的閥門，允許從30％到110％的節(jié)流水平。

   ESA支持Ariane集團的Prometheus下一代火箭發(fā)動機的舉動，頗有與NASA搶灘經(jīng)濟型火箭發(fā)動機引擎的味道。NASA于2012年就啟動了AMDE-Additive Manufacturing Demonstrator Engine增材制造驗證機的計劃，NASA認為3D打印在制造液態(tài)氫火箭發(fā)動機方面頗具潛力。在3年內，團隊通過增材制造出100多個零件,并設計了一個可以通過3D打印來完成的發(fā)動機原型。而通過3D打印，零件的數(shù)量可以減少80%，并且僅僅需要30處焊接。

   而ESA則是通過自建或者是聯(lián)合建設的方式迅速加強其3D打印領域的實力。2016年，歐洲空間局在英國基地牛津郡的哈威爾建立了一個新的先進制造實驗室，配備了先進的金屬3D打印機、強大的顯微鏡套件、X射線CT機，以及一系列的熱處理加熱爐。2017年，ESA還與英國制造技術中心（MTC）合作，建立了一個“一站式”空間相關應用增材制造中心—ESA增材制造中心（AMBC）以探索某些項目的3D打印潛力。