Niedawno pisaliśmy o tym, jak druk z pyłu kosmicznego może ułatwić kolonizację Księżyca. Dziś przyjrzymy się elementom silnika rakietowego mającego brać udział w projekcie Artemis — podczas powrotu astronautów z Księżyca oraz w przyszłych wyprawach na Marsa.

Naukowcy z NASA w ramach projektu Rapid Analysis and Manufacturing Propulsion Technology (RAMPT) zoptymalizowali technikę Directed Energy Deposition do wytwarzania wielkoformatowych elementów rakiet kosmicznych. Proces ten skróci czas produkcji złożonych komponentów silnika rakietowego, ale również zmniejszy koszty. W ten sposób mają powstawać między innymi dysze oraz komory spalania. 

Drew Hope, manager programu NASA — Game Changing Development finansującego RAMPT, twierdzi, że zastosowanie tej techniki w lotach kosmicznych pozwoli w dłuższej perspektywie zaadaptować ten proces w przemyśle lotniczym, medycznym i transportowym.

Ulepszony proces drukowania 3D

Głównym założeniem programu RAMPT jest zastosowanie nowych technologii w celu uzyskania lepszej wydajności komory spalania. Obecnie produkcja komory rakietowej to jeden z najbardziej wymagających procesów, zarówno pod względem nakładów czasu, jak i kosztów. Druk 3D ma znacząco przyczynić się do optymalizacji produkcji.

Directed Energy Deposition (DED) to technologia pozwalająca na drukowanie za pomocą sproszkowanego metalu, gdzie źródłem energii jest laser. Głowica drukująca składa się w tym wypadku z dyszy proszkowej oraz optyki laserowej, która tworzy metalowe komponenty warstwa po warstwie.

Aby zobaczyć, jak taki wydruk wygląda w praktyce, warto obejrzeć film opublikowany przez BeAM Machines.

Dzięki zastosowaniu technologii DED naukowcy byli w stanie wyprodukować znacznie większe elementy niż dotychczas. Jedynym ograniczeniem był rozmiar pomieszczenia, w którym zostały drukowane. Co więcej, najnowsze testy dowiodły, że w ten sposób NASA jest w stanie drukować również znacznie bardziej złożone komponenty, takie jak dysze silnika z wewnętrznymi kanałami chłodzenia. W ten sposób silnik rakietowy może przepuszczać kriogeniczny gaz pędny, pomagając w utrzymaniu odpowiedniej temperatury.

W ramach testów technologii DED NASA wydrukowała jedną z największych dysz w historii swojej działalności. Całość ma ponad 1 metr średnicy i wysokość około 96 centymetrów. Aby ukończyć dyszę w całości, zespół potrzebował 30 dni. Dużo? Przy zastosowaniu tradycyjnych metod musieliby na to poświęcić dwanaście miesięcy.

To dopiero początek

Na sukcesy RAMPT zwrócili uwagę naukowcy z NASA Space Launch Systems (SLS). Zachęceni pozytywnymi wynikami testów, planują wspólnie stworzyć dyszę chłodzoną kanałowo o średnicy 1,5 metra i wysokości ponad 2 metrów. Plany wytwarzania komponentów tą metodą potwierdza Johnny Heflin, kierownik Liquid Engines Office w programie SLS.

Jak wspomnieliśmy na początku, druk 3D w NASA to żadna nowość. W zeszłym roku agencja współpracowała z Virgin Orbit, kiedy odbyły się testy wydrukowanej w 3D komory spalania podczas startów w Marshall Space Flight Center.

Również Boing współpracuje z NASA, wykorzystując technologię produkcji przyrostowej. Tam druk posłużył do izolowania zespołu napędowego rakiety dzięki specjalnie przygotowanej formie powstałej w drukarce 3D.

Współpraca NASA Jet Propulsion Laboratory z Autodeskiem miała natomiast na celu zmniejszenie wagi elementów lądownika międzyplanetarnego, co miało przełożyć się na zwiększenie możliwości udźwigu narzędzi potrzebnych do eksploracji kosmosu.

To, co dzieje się w przemyśle kosmicznym warto obserwować na bieżąco, bo to właśnie tam ma miejsce duża część innowacji, które później trafiają do przemysłu, a następnie konsumentów. Cechą naszych czasów jest to, że na zastosowania komercyjne takich nowinek nie musimy już tak długo czekać.

Źródło:
https://3dprintingindustry.com/news/nasa-develops-3d-printed-rocket-engine-parts-that-could-power-the-artemis-moon-mission-175803/