2015年4月21日報道，NASA工程人員正通過3D打印首個全尺寸銅合金火箭發(fā)動機零件，來節(jié)約成本。
　　NASA空間技術任務部負責人表示，采用增材制造技術建造首個全尺寸銅合金火箭發(fā)動機零件是航空航天3D打印的里程碑。增材制造技術是有助于NASA繼續(xù)探月行動，甚至維持火星探測人員生存的眾多技術之一。
　　發(fā)動機是由大量不同材料制成的復雜零件組裝而成，其提供的推力為火箭提供動力。增材制造具有降低火箭零件制造時間和成本的潛能，如火箭燃燒室銅合金內襯，在火箭燃燒室內超冷推進劑被混合并加熱到將火箭送到太空所需的極端溫度。
　　在紙一樣厚的銅合金內襯壁里面，溫度激增到2760℃，通過氣體循環(huán)，將內襯壁外面的溫度冷卻到絕對零度以上100℃以下，來防止熔化，銅合金內襯是專為實現(xiàn)這一目的而制造。為了使氣體循環(huán)，在燃燒室內襯內、外壁之間建造了200多條復雜通道。這種具有復雜內部幾何特征的小通道對NASA增材制造團隊帶來挑戰(zhàn)。
　　馬歇爾太空飛行中心材料與加工實驗室采用其選擇性激光熔融設備融合了8255層銅合金粉末，在10天零18小時的時間內制造了燃燒室內襯。在制造燃燒室內襯之前，材料工程師建造了幾個其他試驗件，對材料進行了表征，且設計創(chuàng)造了銅合金增材制造工藝。
　　銅合金具有極好的導熱性，這也是銅合金作為發(fā)動機燃燒室及其他零件內襯理想材料的原因。然而，這種屬性卻為銅合金增材制造帶來挑戰(zhàn)，因為激光很難連續(xù)熔化銅合金粉末。
　　目前，僅有少量銅合金火箭零件的可采用增材制造技術來制造。因此，NASA正在通過3D打印一個火箭零件來開辟技術新天地，這一組件必須經受極端高溫和低溫，且具有復雜的冷卻通道，該通道是建造在內壁厚度為鉛筆斑痕的外部上的。該零件是由NASA格倫研究中心的材料科學家創(chuàng)造的GRCo-84銅合金建造而成。格倫研究中心廣泛的材料表征有助于驗證3D打印的工藝參數(shù)，確保建造質量。格倫研究中心將開發(fā)材料機械性能的廣泛數(shù)據(jù)庫，用于指導未來的3D打印火箭發(fā)動機設計。為了提高美國工業(yè)競爭力，美國制造商將可使用由馬歇爾飛行中心管理的NASA材料和加工信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。
　　該項目負責人稱，其目標是將火箭發(fā)動機零件的建造速度提高10倍，成本降低50%以上。項目團隊不僅僅是試著制造和測試一個零件，而是正在開發(fā)一種可重復的工藝，使工業(yè)界可采用該工藝制造具有先進設計的發(fā)動機零件。最終目標是提高火箭發(fā)動機建造的經濟可承受性。
　　制造銅合金發(fā)動機燃燒室內襯僅僅是低成本火箭上面級推進項目的第一步，該項目由NASA空間技術任務部的顛覆性開發(fā)計劃資助。NASA的顛覆性計劃資助那些將變革未來太空活動的技術開發(fā)，包括NASA的探月計劃。對于工程人員而言，項目的下一步是將銅合金內襯運送到NASA的蘭利研究中心，采用電子束自由成形在銅合金內襯外部直接沉積鎳合金結構外殼。之后，預計于今年夏季在馬歇爾飛行中心進行發(fā)動機部件的熱點火測試，以確定在模擬的極端溫度和壓力條件下，發(fā)動機的運行情況。