在大家滿心歡喜準備擁抱嶄新的2020年時，所有航天人也迎來了歷史性的時刻：12月27日20時45分，在海南文昌航天發射場，我國最大運載能力的火箭——長征五號，托舉東方紅五號衛星公用平臺首飛試驗星——實踐二十號飛向太空，衛星隨后進入預定軌道，發射飛行試驗圓滿成功。

逐漸火熱的太空競賽也預示著要通過仿真技術提高置信度，無論是新宇航時代還是舊宇航時代，產品都必須確保首次成功，同時還要滿足極端的工作環境要求。航天領域利用各種尖端前沿技術解決安全和成本等挑戰，而材料是應對所有這些挑戰的關鍵，在掌握材料的基礎上做出明智決策是決定項目成敗的關鍵。

但當前的增材制造工藝極為耗時而且成本高昂，金屬粉末和3D打印材料的高價極大地限制了打印中的試錯機會。得益于全新的金屬增材制造解決方案，ANSYS正在推動航空航天與國防、生物技術和汽車等行業中金屬部件制造方式的重大變革。ANSYS全面的增材仿真工作流程能夠減少相關難題，優化流程，并且在打印之前幫助客戶快速虛擬地測試產品設計方案，幫助用戶第一次即可成功打印輕量型復雜金屬部件，同時分析微觀結構的屬性和行為，顯著降低增材制造的成本，減少浪費并且縮短打印時間。

而2015年創立的Relativity Space公司一直有一個夢想：將利用增材制造技術（3D打印）的火箭發射到太空。這家位于加州懷揣著雄心壯志的初創公司，志在變革全球航空航天行業，希望以更快速度、更低成本和更便捷的方式制造火箭。

Relativity Space志在成為首個發射完全利用3D打印（增材制造技術）制造火箭的企業。其Aeon火箭發動機僅包含100個部件，三次打印操作即可完成。

Tim Ellis和Jordan Noone在就讀南加州大學時，對火箭的共同愛好促使倆人成為志同道合的朋友，畢業后，Noone加入SpaceX，而Ellis則進入Blue Origin工作。在2015年重逢遂決定成立一家名為Relativity Space的初創公司。新公司立足于一個全新的理念：通過新興的3D打印技術，又稱為增材制造 (AM)，制造火箭。雖然已經有公司在打印飛行器組件，但是Ellis與Noone希望率先利用該項技術制造整個火箭。

這兩位創始人認識到增材制造具有眾多優勢：火箭結構得以簡化，采用AM制造包含100個部件的火箭與此前包含10,000個單獨部件的火箭相比，前者的結構穩定性要高得多，而且更加牢固；AM技術可以顯著優化裝配體，而且簡化端到端供應鏈和促進其無縫集成；此外，AM還可以消除對創新幾何結構的限制，同時實現更多設計選項。

公司首席技術官Noone表示：“當我們宣告希望以3D打印造火箭時，很多人認為我們太瘋狂了，但是有經驗的圈內人看到了這個想法的無限潛力，”包括億萬富翁投資人Mark Cuban，當時他投入50萬美元幫助Relativity起步，另外Relativity還入選了著名的Y Combinator計劃，該計劃旨在為初創公司提供資金和戰略咨詢。除了資金，還剩下一個重要問題：Ellis和Noone找不到一臺足夠大3D打印機，用來造火箭...

直徑9英尺，高15英尺，這臺名為Stargate的全球最大的3D打印機設備佇立在Relativity Space公司位于加州洛杉磯的總部。

Stargate打印機的復雜工程過程有一部分是采用仿真技術進行管理。Noone和Ellis在之前的工作中都使用過ANSYS軟件，因此他們在成立Relativity Space后一周內就聯系了ANSYS。Noone表示：“ANSYS軟件在全球航空航天行業中已贏得極好的口碑，以超高精度和易用性著稱，它是值得信賴的技術，我們知道必須借助ANSYS技術來實現我們的夢想。”

Relativity公司的Stargate是全球最大的3D打印機

Relativity通過ANSYS初創公司計劃迅速獲得軟件授權。Noone指出：“在前期就與ANSYS合作對于加快Stargate設計周期至關重要，例如，我們仿真了打印機內部的計算流體動力學，以便優化實際打印過程中的材料流動。”

雖然設計和制造打印機需要時間和資金，但是與購買固定加工設備和建造制造工廠所需的數千萬美元相比，這個投資要低得多。采用3D打印機還可以最大限度提高工程團隊的靈活性，因為它可以實現產品設計迭代。Noone指出：“重組傳統制造設施可能需要花費數月時間和數百萬美元。但是我們能夠在18天內就完成新發動機設計，而且在30天內完成全新飛行器的迭代工作，這讓我們能夠實現航空航天行業中無可匹敵的靈活性和響應度。”

此外，Relativity工程師還依靠ANSYS仿真技術來設計Aeon，這是第一臺完全采用增材制造技術生產的火箭發動機。Aeon在發射時能夠產生15,500磅的推力，它是由鎳合金制造而成，由于僅包含三個部件，這款發動機分三次打印制造而成。

Relativity產品研發團隊采用ANSYS Fluent軟件對發動機的噴射單元、冷卻孔和歧管進行了計算流體動力學 (CFD)仿真，通過優化這些區域的流動性能，工程師能夠縮短整個設計周期，同時降低物理測試的高額成本。此外，還采用ANSYS Mechanical評估了發射等重要環節中Aeon發動機內部的結構應力，100多次試發射已經確認了ANSYS仿真技術能夠有效優化Aeon的強度和結構穩定性。

作為利用3D打印技術制造超大型產品的制造商，Relativity Space自然而然地對ANSYS在2018年發布的ANSYS Additive Suite 十分感興趣，該款軟件能夠優化從材料成分到機器設置的整個3D打印過程。

Noone表示：“ANSYS Additive Suite真是太棒了。在實際投入材料進行生產之前，我們可以仿真每次打印的結果，從而大幅減少風險。”采用金屬材料制造巨大的部件形狀存在非常高昂的試錯成本，ANSYS Additive Suite 中的新功能使Relativity工程團隊能夠預測并解決變形區域，確保幾何結構精度，消除材料浪費和避免潛在機器損壞等。

Relativity公司的Aeon發動機及其命名為Terran的運載火箭，其最初應用將會是商用衛星市場。該公司在這個行業占據獨特的市場，即為1,250公斤（大約一輛小型汽車的大小）范圍內的衛星提供按發射付費服務。

由于能夠通過增材制造技術每60天制造一個新的運載火箭，而相比之下采用傳統制造方法則需要一年的研發時間，因此Relativity希望能夠占領這個快速增長的市場，Relativity已經與客戶簽訂了計劃在2020年進行首次發射的合同，不過顯然雄心壯志的Relativity Space不止于此，他們的長期愿景要宏偉得多：希望成為首個能夠在火星上制造和發射3D打印火箭的公司。

Noone表示：“我們預測人類移民外星球將會逐步興旺。不過，最初火星上的資源會非常匱乏，而增材制造技術的靈活、相對輕量化特性可以提供一種快速低成本的方式，比如制造人類生存所需的物品以及返回地球所需的火箭。例如，Aeon發動機是由氧氣與甲烷這兩種在火星上非常容易生產的推進劑驅動，我們承認這個想法聽起來像天方夜譚，但是我們希望激勵更多的初創公司加入進來，因為小公司也可以有大夢想。”