Společnost SAB Aerospace (SAB) učinila pozoruhodný krok směrem k budoucnosti výzkumu vesmíru a inovativní technologií přímého energetického nanášení Direct Energy Deposition (DED) přináší zásadní změnu. Společnost vytvořila první demonstrační model jedné z největších a nejsložitějších raketových trysek, které kdy byly vyrobeny, a naplnila tak své motto „Vytváříme budoucnost vesmíru po jednotlivých vrstvách“. Tato špičková konstrukce trysky představuje významný krok vpřed v uskutečňování misí do hlubokého vesmíru.
Letecký a kosmický průmysl prošel od dob leteckých průkopníků bratří Wrightů, kterým se připisuje vynález, stavba a let prvního úspěšného letadla na světě, obrovským vývojem. S příchodem nových technologií se toto odvětví neustále vyvíjí a zdokonaluje výrobní procesy. Jednou z nejvíce transformujících technologií posledních let je aditivní výroba, která způsobila revoluci ve způsobu navrhování, testování a výroby leteckých a kosmických komponentů.
Tento článek přibližuje, jak společnost SAB Aerospace využila aditivní výrobu k vývoji velmi složité raketové trysky, která ilustruje pokrok v tomto odvětví.
Aditivní výroba, běžně známá jako 3D tisk, spočívá ve vytvoření trojrozměrného objektu z digitálního souboru. Přestože ne všechny metody 3D tisku spadají pod aditivní výrobu, tato technika umožňuje výrobcům vyrábět složité tvary a struktury, které by bylo obtížné dosáhnout tradičními metodami.
Proces přímého energetického nanášení Direct Energy Deposition (DED), který používá společnost SAB Aerospace, spočívá v použití laseru k vytvoření tavné lázně, do které je vháněn kovový prášek. Jak se prášek taví a následně ochlazuje, vytváří pevný materiál, přičemž celý proces je řízen 3D pohybem robotického systému.
Tento přístup umožňuje výrobu větších dílů ve srovnání s laserovou fúzí v práškovém loži a má zásadní význam pro posunutí hranic možností v letecké a kosmické výrobě a nabízí nové možnosti při výrobě velkých a složitých dílů.
Jak konkrétně ale společnost SAB Aerospace využívá aditivní výrobu k revoluci v leteckém a kosmickém průmyslu?
Aditivní výroba se rychle stává standardem pro výrobu přesných leteckých a kosmických komponent. Na rozdíl od tradiční subtraktivní výroby, která zahrnuje vyřezávání tvarů z pevného materiálu pomocí laseru nebo soustruhu, aditivní výroba vytváří trojrozměrné objekty vrstvením materiálů. Tato technika odráží proces používaný v domácích 3D tiskových zařízeních, nicméně je prováděna v průmyslovém měřítku a je schopna vyrábět složité a vysoce detailní díly.
Společnost SAB Aerospace stojí v čele této technologické revoluce, zejména v oblasti aplikace technologie přímého energetického nanášení Direct Energy Deposition (DED). Tato pokročilá metoda umožňuje vyrábět komponenty s bezkonkurenční přesností a komplexností, což přináší významné výhody z hlediska rozšíření možností a snížení nákladů. Použití technologie DED je zvláště přínosné pro výrobu raketových trysek, což je proces, který je tradičně spojen s problémy a časově náročnými komplikovanými postupy.
Díky využití aditivní výroby DED může společnost SAB Aerospace vyrábět rozsáhlé komponenty se složitými vnitřními prvky, které byly dříve běžnými výrobními technikami nedosažitelné. To nejen zefektivňuje výrobní proces, ale také otevírá nové možnosti v oblasti designu a funkčnosti leteckých a kosmických komponentů, což představuje významný skok vpřed v tomto odvětví.
Čím je tedy tryska společnosti SAB Aerospace skutečně výjimečná?
Společnost SAB Aerospace se ve spolupráci se společností AVIO rozhodla využít proces přímého energetického nanášení Direct Energy Deposition spolu s materiálem Inconel® pro vývoj své jedinečné trysky raketového motoru. Toto spojení vede k lehčí a účinnější trysce ve srovnání s běžnými konstrukcemi, což je pro mise do hlubokého vesmíru, které vyžadují maximální nosnost, zásadní.
Inconel® je velmi oblíbený v leteckém a kosmickém průmyslu díky své výjimečné a všestranné odolnosti proti korozi v širokém rozsahu teplot a tlaků. Tato vlastnost je obzvláště ceněná v drsných podmínkách vesmíru, a proto je preferovaným materiálem při výrobě vesmírných trysek.
Inconel® je superslitina na bázi niklu optimalizovaná pro vysokou pevnost, vynikající tepelnou vodivost a vynikající odolnost proti tečení, která byla navržena speciálně pro vysoce výkonné raketové motory. Díky těmto vlastnostem materiál odolává značnému namáhání a deformaci při zvýšených teplotách, zatímco jeho dobrá nízkocyklová únavová životnost pomáhá předcházet selhání materiálu.
Inconel® snese až o 40 % vyšší teploty, než jaké snášejí tradiční slitiny, což zvyšuje výkonnost a možnost opakovaného použití komponent.
V extrémních podmínkách se Inconel® díky snadné výrobě a robustní pevnosti odlišuje od ostatních materiálů, zlepšuje účinnost přenosu tepla a snižuje hmotnost. Slitina je vybrána zejména pro svou vysokou pevnost, rovnoměrnou odolnost proti korozi, odolnost vůči popraskání vlivem okolního prostředí a vynikající odolnost proti důlkové korozi při teplotách vody od 500 °F do 600 °F (260–316 °C). Kromě toho je díky své vysoké přípustné konstrukční pevnosti při zvýšených teplotách, zejména mezi 1200 °F až 1400 °F (649–760 °C), vhodným materiálem pro tuto aplikaci.
Vzhledem k tomu, že si lidstvo klade ambiciózní cíle, jako jsou mise z Měsíce na Mars a další výpravy do hlubokého vesmíru, je schopnost přepravovat více nákladu do vzdálených destinací stále důležitější. Vesmírné mise neustále usilují o inovativní řešení, která by těmto náročným požadavkům vyhověla.
Ve společnosti SAB Aerospace se zaměřujeme na pokrok v kosmickém odvětví. Náš tým se horlivě věnuje vývoji špičkových výrobků a poskytování inovativních služeb, které posouvají hranice výzkumu vesmíru.
Použití nových slitin může být v tomto úsilí klíčové, protože umožňuje výrobu lehkých raketových komponent, které vydrží vysoké konstrukční zatížení.
Při průzkumu vesmíru se počítá každý gram. Snížení hmotnosti je pro úspěch budoucích misí do hlubokého vesmíru rozhodující. Díky vyspělým technologiím aditivní výroby a začlenění pokročilých materiálů usnadní projekty, jako je ten náš v SAB Aerospace, vývoj nových pohonných systémů, výrobních kapacit ve vesmíru a nezbytné infrastruktury.
Naším posláním je poskytovat řešení, která inspirují, mění a významně přispívají k rozvoji výzkumu vesmíru.
Zatímco různé společnosti v leteckém a kosmickém odvětví stále vyhodnocují potenciál nových slitin a aditivní výroby DED, společnost SAB Aerospace už tyto technologie využívá. Zaměřujeme se na vývoj lehkých, aditivně vyráběných raketových trysek ze slitin, které jsou klíčovým komponentem při realizaci efektivnějších a schopnějších vesmírných misí. Naším průkopnickým úsilím se snažíme stát se lídrem v oboru a vytvářet inovativní a praktická řešení, která nejen splňují, ale i překonávají požadavky budoucího kosmického výzkumu.
Co dále odlišuje trysku společnosti SAB Aerospace, je inovativní konstrukce zahrnující malé vnitřní kanálky. Tyto kanálky mají zásadní význam pro udržení teploty trysky a zabraňují jejímu roztavení za intenzivních provozních podmínek. Na rozdíl od tradičních výrobních metod, které mohou vyžadovat tisíce jednotlivě spojených dílů, se tryska společnosti SAB Aerospace vyrábí jako jediný kus. Tím se nejen sníží počet vazeb, ale také výrazně zkracuje doba výroby.
Použití kovové 3D tiskárny Laserdyne® 795XL (od společnosti Prima Additive) s technologií DED ve společnosti SAB Aerospace umožňuje výrobu velkých a složitých komponentů s bezkonkurenční rychlostí, přesností a efektivitou.Prostorný tiskový objem tiskárny, který přesahuje jeden metr krychlový, umožňuje vytvářet zakázkové specifikace, které je obtížné, ne-li nemožné, dosáhnout jinými výrobními technikami.
Tento úspěch podtrhuje odhodlání společnosti SAB Aerospace posouvat hranice leteckého a kosmického inženýrství prostřednictvím pokročilých výrobních technologií.
