NASA, Elementum 3D ile işbirliği içinde, yeni bir alüminyum çeşidi kullanarak 3D baskılı roket motoru nozulu geliştirdi. RAMFIRE projesinin bir parçası olan bu yenilik, gelecekteki derin uzay görevlerinin artan kargo ihtiyaçlarını karşılayan daha hafif roket bileşenleriyle sonuçlanıyor. Nozullar sıkı testlere tabi tutuldu ve derin uzay koşullarına uygunlukları kanıtlandı. Teknoloji aynı zamanda uydularda ve diğer havacılık bileşenlerinde de potansiyel uygulamalar vaat ediyor. Kredi bilgileri: NASA
NASABenzersiz bir alüminyum modelden yapılan yeni 3D baskılı roket başlığı, derin uzay görevleri için daha hafif bileşenler vaat ediyor. Başarılı testlerin ardından teknoloji, daha geniş havacılık uygulamaları için potansiyel taşıyor.
NASA yakın zamanda alüminyumdan yapılmış, eklemeli olarak üretilmiş – veya 3D baskılı – bir roket motoru nozulu üretti ve test etti; bu, onu geleneksel nozüllerden daha hafif hale getiriyor ve daha fazla yük taşıyabilen derin uzay uçuşları için rotayı belirliyor.
Ajansın İşbirliği Fırsatı Duyurusu kapsamında, NASA’nın Huntsville, Alabama’daki Marshall Uzay Uçuş Merkezi’nden mühendisler, roket motorlarında kullanılmaya yetecek kadar ısıya dayanıklı, kaynaklanabilir bir alüminyum türü oluşturmak için Erie, Colorado’daki Elementum 3D ile ortaklık kurdu. Diğer metallerle karşılaştırıldığında alüminyum daha düşük yoğunlukludur ve yüksek mukavemetli, hafif bileşenlere izin verir.
RAMFIRE nozulları, sıvı oksijen ve sıvı hidrojenin (turuncu/şeffaf tüy) yanı sıra sıvı oksijen ve sıvı metan (mavi tüy) yakıt konfigürasyonlarını kullanarak Marshall’ın Doğu test alanında sıcak yangın testini tamamlıyor. Sıcak yanma gazları 6000 dereceye yaklaştıkça Fahrenhaytmotor nozülünün dışında buz sarkıtları oluşuyor. Kredi: NASA’nın Marshall Uzay Uçuş Merkezi
Bununla birlikte, aşırı ısıya karşı düşük toleransı ve kaynak sırasında çatlama eğilimi nedeniyle alüminyum, şimdiye kadar roket motoru parçalarının katmanlı imalatında genellikle kullanılmıyordu.
NASA’nın Dördüncü Sanayi Devrimi için Reaktif Eklemeli Üretim veya RAMFIRE projesi kapsamındaki en son geliştirmesiyle tanışın. NASA’nın Uzay Teknolojisi Misyon Müdürlüğü (STMD) tarafından finanse edilen RAMFIRE, hafif, eklemeli olarak üretilmiş alüminyum roket nozullarının geliştirilmesine odaklanıyor. Nozullar, nozülü erimeyi önleyecek kadar soğuk tutan küçük iç kanallarla tasarlanmıştır.
Rapid City, Güney Dakota’daki RPM Innovation (RPMI) tesisinde, entegre kanallara sahip büyük ölçekli bir havacılık gösteri nozulunun üretimi devam ediyor. Lazer tozuyla yönlendirilmiş enerji biriktirme (LP-DED) işlemi, bir lazer kullanarak bir erime havuzu oluşturur ve malzemeyi katman katman biriktirmek için tozu eriyik havuzuna üfler. NASA mühendisleri, nozulu gelecekteki bileşen tasarımlarına bilgi sağlamak için bir konsept kanıtı olarak kullanacak. Kredi bilgileri: RPM İnovasyonu
Geleneksel üretim yöntemlerinde, bir nozül ayrı ayrı birleştirilmiş bin kadar parça gerektirebilir. RAMFIRE nozulu tek parça olarak üretilmiştir, çok daha az bağlantı gerektirir ve üretim süresini önemli ölçüde azaltır.
NASA ve Elementum 3D, nozulu oluşturmak ve lazer tozuyla yönlendirilmiş enerji biriktirme (LP-DED) teknolojisiyle kullanılan tozu değiştirmek için ilk olarak A6061-RAM2 olarak bilinen yeni alüminyum varyantını geliştirdi. Rapid City, Güney Dakota’daki bir başka ticari ortak olan RPM Innovations (RPMI), LP-DED sürecini kullanarak RAMFIRE nozullarını oluşturmak için yeni icat edilen alüminyumu ve özel tozu kullandı.
NASA Marshall’daki RAMFIRE baş araştırmacısı Paul Gradl, “Özel imalat tedarikçileriyle sanayi ortaklıkları, tedarik tabanının geliştirilmesine yardımcı oluyor ve NASA misyonları ve daha geniş ticari ve havacılık endüstrisi için katmanlı imalatın daha erişilebilir olmasına yardımcı oluyor” dedi.
“Üretim sürecindeki adımları azaltarak büyük ölçekli motor bileşenlerini tek bir yapı olarak birkaç gün içinde üretmemize olanak sağladık.”
— Paul Gradl, RAMFIRE Baş Araştırmacısı
NASA’nın Ay’ı Mars Hedefler, derin uzay hedeflerine daha fazla kargo gönderme yeteneğini gerektirir. Roman alaşım Yüksek yapısal yüklere dayanabilen hafif roket bileşenlerinin üretimini mümkün kılarak bunda önemli bir rol oynayabilir.
Burada, Alabama, Huntsville’deki Marshall Uzay Uçuş Merkezi’nde görülen ve RAMFIRE projesi kapsamında kullanılan aynı 6061-RAM2 alüminyum malzemeyle geliştirilen, vakum ceketi üreten bir tanıtım tankıdır. Kriyojenik sıvı uygulaması için üretilen bileşen, yaklaşık 0,06 inç duvar kalınlığına sahip bir dizi entegre soğutma kanalıyla tasarlanmıştır. Kredi bilgileri: NASA
STMD ileri üretim baş teknoloji uzmanı John Vickers, “Kütle, NASA’nın gelecekteki derin uzay görevleri için kritik öneme sahiptir” dedi. “Gelişmiş malzemelerin yanı sıra bu olgun katmanlı üretim gibi projeler, yeni itici sistemlerin, uzay içi üretimin ve NASA’nın Ay, Mars ve ötesine yönelik iddialı misyonları için gereken altyapının geliştirilmesine yardımcı olacak.”
Bu yazın başlarında Marshall’ın Doğu Test Alanında iki RAMFIRE nozulu, sıvı oksijen ve sıvı hidrojenin yanı sıra sıvı oksijen ve sıvı metan yakıt konfigürasyonlarını kullanarak çok sayıda sıcak ateşleme testini tamamladı. İnç kare başına 825 pound’u (psi) aşan basınç odalarıyla (beklenen test basınçlarından daha fazla), püskürtme uçları başarıyla 22 başlatma ve 579 saniye, yani yaklaşık 10 dakika çalışma süresi elde etti. Bu etkinlik, nozüllerin en zorlu derin uzay ortamlarında çalışabileceğini gösteriyor.
Alabama, Huntsville’deki Marshall Uzay Uçuş Merkezi’nden NASA Mühendisleri Tessa Fedotowsky ve Ben Williams, başarılı sıcak ateşleme testinin ardından RAMFIRE nozulunu inceliyor. Kredi bilgileri: NASA
Gradl, “Bu test serisi nozul için önemli bir dönüm noktasına işaret ediyor” dedi. “Memeyi zorlu bir sıcak ateş testi serisinden geçirdikten sonra, memenin Ay’a iniş ölçekli bir motor için termal, yapısal ve basınç yüklerine dayanabileceğini gösterdik.”
RAMFIRE projesi, roket motoru nozüllerini başarılı bir şekilde inşa etme ve test etmenin yanı sıra, gösteri amacıyla diğer gelişmiş büyük bileşenleri oluşturmak için RAMFIRE alüminyum malzemesini ve katmanlı üretim sürecini kullandı. Bunlar arasında, karmaşık entegre soğutma sıvısı kanallarına sahip 36 inç çapında bir havacılık başlığı ve kriyojenik sıvı uygulamaları için vakum ceketli bir tank bulunmaktadır.
NASA ve endüstri ortakları, verileri ve süreci ticari paydaşlar ve akademi ile paylaşmak için çalışıyor. Çeşitli havacılık ve uzay şirketleri yeni alaşımı ve LP-DED katmanlı üretim sürecini değerlendiriyor ve bunun uydular ve diğer uygulamalar için bileşenler yapımında kullanılabileceği yolları arıyor.