Rakettforskere ser på 3D-printing

DED 3D-printing kan produsere store strukturer som disse motordysene. Ferdig printet og ferdig pusset i etterbehandlingen. Foto: NASA

NASA fortsetter å skru opp tempoet på romforskningen og utforsking av verdensrommet. Nå skal 3D-printing ta seg opp til stjernene – eller i hvert fall rakettene som skal ta oss dit.

NASAs Rapid Analysis and Manufacturing Propulsion Technology (RAMPT) er et prosjekt utviklet for å forbedre produksjonsmetoder og følgelig ytelse og produksjonskostnader for rakettkammerenheter. Disse enhetene er vanligvis de dyreste og mest tidkrevende delene av rakettmotorer som skal utvikles, ikke bare på grunn av kompleksiteten, men også selve vekten (hvert gram koster penger når den skal skytes opp til verdensrommet). De består av et forbrenningskammer, munnstykke og ledd, og driver rakettmotorer ved å blande drivstoff og et oksidasjonsmiddel i forbrenningskammeret for å produsere varm eksos, som deretter føres gjennom en dyse for å akselerere strømmen og produsere trykk.

Nye produksjonsmetoder kan redusere både kostnader og produksjonstid for NASA-oppdrag, og øke effektiviteten. For å redusere både tid og kostnader erstatter RAMPT noen tradisjonelle metalldeler i trykkammeret med komposittmateriale, bruker avanserte 3D-printteknikker for å lage forbrenningskammeret og dysen, og bruker innovative metoder for å smelte disse to sammen i stedet for å bruke skjøter som kan være svakhetspunkter.

Tenk deg å kunne produsere de vanskeligste og dyreste rakettmotorene på en brøkdel av tiden det tar, og til en lavere prislapp. I følge Drew Hope, leder av NASAs Game Changing Development-program (som finansierer RAMPT-prosjektet), gjør NASAs nye teknologiutvikling nettopp det. Han fortsetter til og med å si at:

–[Denne teknologiske utviklingen] vil tillate selskaper innen og utenfor romfartsindustrien å gjøre det samme og bruke denne produksjonsteknologien til medisinsk, transport og infrastrukturindustri.Den nye utviklingen av

RAMPT-prosjektet ser på å bruke blåst pulverstyrt energideponering (DED) til 3D-printing av rakettdeler i metall ved hjelp av metallpulver og lasere. Bruk av DED-teknologi kan redusere kostnader og ledetider for produksjon av store, komplekse motorkomponenter som dyser og forbrenningskamre betydelig. Selv om tidligere utvikling innen additiv produksjon hadde lignende teknikker, lover denne nye teknologien storskala anvendelser som ennå ikke er oppnådd.

Kompliserte designs som motordyser med integrerte kanalvegger kan fremstilles ved hjelp av blåst kraftstyrt energideponering (DED). Foto: NASA

RAMPT-teamet brukte DED til 3D-printing av en av NASAs største (printede) dyser ennå, i skala 40 tommer i diameter og 38 tommer i høyde med fullt integrerte kjølekanaler. Dysen tok bare 30 dager å produsere i forhold til ett år ved bruk av tradisjonelle sveisemetoder – og satte prosjektet et helt år foran planen på grunn av raske teknologiske fremskritt.

Prosjektets suksess ble lagt merke til av NASAs Space Launch System (SLS) sitt team av rakettforskere, som forsker på anvendelsen av denne fremstillingsteknologien – og legger til 3D-printprosessene som brukes i SLS – med sikte på å sertifisere den for romfart. Ved siden av RAMPT håper teamet å bygge og evaluere en kanalkjølt dyse som er enda større – 5 fot i diameter og ca 7 fot i høyden.

Via strenge varme branntester, planlegger ingeniører å eksponere en underskalaversjon av den produserte dysen for de 6000 graders forbrenningstemperaturene og det vedvarende trykket den vil møte under oppskyting for å undersøke holdbarheten til denne nye teknologien.

Som en del av Artemis-programmet håper NASA å bruke denne teknikken til å sende astronauter til månen, hvor de vil forberede seg på menneskelig utforskning av Mars.

Tags: , , ,
Publisert av: 

Del artikkelen

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *