NASA RAMFIRE: Ugello di razzo stampato in 3D per missioni spaziali profonde
La NASA e la stampa 3D: un nuovo passo verso l’esplorazione dello spazio profondo
La NASA, in collaborazione con Elementum 3D, ha sviluppato un ugello per motore a razzo stampato in 3D utilizzando una nuova variante di alluminio. Questa innovazione, parte del progetto RAMFIRE, porta a componenti di razzi più leggeri, rispondendo alle crescenti esigenze di carico delle future missioni nello spazio profondo. Gli ugelli sono stati sottoposti a rigorosi test e hanno dimostrato la loro idoneità per le condizioni dello spazio profondo. La tecnologia promette anche potenziali applicazioni in satelliti e altri componenti aerospaziali.
• La NASA e la stampa 3D: un nuovo passo verso l’esplorazione dello spazio profondo
• Il progetto RAMFIRE e la stampa 3D
• La creazione di un nuovo tipo di alluminio
• Superare le limitazioni dell’alluminio
• Il processo di produzione e i test
• Un processo di produzione semplificato
• Test di successo e applicazioni future
Il progetto RAMFIRE e la stampa 3D
La creazione di un nuovo tipo di alluminio
Recentemente, la NASA ha costruito e testato un ugello per motore a razzo stampato in 3D fatto di alluminio, rendendolo più leggero degli ugelli convenzionali e tracciando la rotta per voli nello spazio profondo che possono trasportare più carichi. In collaborazione con Elementum 3D, la NASA ha creato un tipo di alluminio saldabile che è abbastanza resistente al calore per essere utilizzato sui motori a razzo. Rispetto ad altri metalli, l’alluminio ha una densità inferiore e permette componenti leggeri e ad alta resistenza.
Superare le limitazioni dell’alluminio
Tuttavia, a causa della sua bassa tolleranza al calore estremo e della sua tendenza a crepare durante la saldatura, l’alluminio non è tipicamente utilizzato per la produzione additiva di parti di motori a razzo – fino ad ora. Il progetto RAMFIRE, finanziato dalla Direzione delle Missioni Tecnologiche Spaziali della NASA, si concentra sullo sviluppo di ugelli per razzi in alluminio leggeri e prodotti in modo additivo. Gli ugelli sono progettati con piccoli canali interni che mantengono l’ugello abbastanza freddo da prevenire la fusione.
Il processo di produzione e i test
Un processo di produzione semplificato
Con i metodi di produzione convenzionali, un ugello può richiedere fino a mille parti unite individualmente. L’ugello RAMFIRE è costruito come un unico pezzo, richiedendo molto meno legami e riducendo significativamente il tempo di produzione. La NASA e Elementum 3D hanno sviluppato una nuova variante di alluminio, conosciuta come A6061-RAM2, per costruire l’ugello e modificare la polvere utilizzata con la tecnologia di deposizione di energia diretta a polvere laser (LP-DED).
Test di successo e applicazioni future
Quest’estate, due ugelli RAMFIRE hanno completato numerosi test a fuoco utilizzando ossigeno liquido e idrogeno, così come configurazioni di carburante a ossigeno liquido e metano liquido. Con camere di pressione superiori a 825 libbre per pollice quadrato (psi) – più delle pressioni di test previste – gli ugelli hanno accumulato con successo 22 avviamenti e 579 secondi, o quasi 10 minuti, di tempo di funzionamento. Questo evento dimostra che gli ugelli possono operare nelle condizioni più esigenti dello spazio profondo.
Oltre a costruire e testare con successo gli ugelli dei motori a razzo, il progetto RAMFIRE ha utilizzato il materiale di alluminio RAMFIRE e il processo di produzione additiva per costruire altri componenti avanzati di grandi dimensioni per scopi dimostrativi. Questi includono un ugello aerospike di 36 pollici di diametro con complessi canali di raffreddamento integrali e un serbatoio con giacca a vuoto per applicazioni di fluidi criogenici.
La NASA e i partner industriali stanno lavorando per condividere i dati e il processo con gli stakeholder commerciali e l’accademia. Diverse aziende aerospaziali stanno valutando la nuova lega e il processo di produzione additiva LP-DED e cercando modi in cui può essere utilizzato per realizzare componenti per satelliti e altre applicazioni.