W swym niezwykłym kroku w kierunku przyszłości eksploracji kosmosu firma SAB Aerospace (SAB) otwiera nowe możliwości dzięki innowacyjnemu wykorzystaniu technologii Direct Energy Deposition (DED). Firma stworzyła pierwszy demonstracyjny model jednej z największych i najbardziej złożonych dysz rakietowych, jakie kiedykolwiek wyprodukowano, zgodnie ze swoim mottem „Crafting the Future of Space One Layer at a Time” (Tworzenie przyszłości przestrzeni kosmicznej po jednej warstwie na raz). Ta najnowocześniejsza konstrukcja dyszy stanowi znaczący krok naprzód w umożliwianiu misji kosmicznych.
Przemysł lotniczy przeszedł ogromną ewolucję od czasów pionierów lotnictwa braci Wright, którym przypisuje się wynalezienie, zbudowanie i pilotowanie pierwszego udanego samolotu na świecie. Wraz z pojawieniem się nowych technologii sektor ten stale się rozwija, usprawniając procesy produkcyjne. Jedną z najbardziej przełomowych technologii ostatnich lat jest produkcja addytywna, która zrewolucjonizowała sposób projektowania, testowania i produkcji komponentów lotniczych.
Niniejszy artykuł opisuje, w jaki sposób firma SAB Aerospace wykorzystała produkcję addytywną do opracowania wysoce skomplikowanej dyszy rakietowej, co jest przykładem postępu w branży.
Produkcja addytywna, powszechnie znana jako druk 3D, polega na tworzeniu trójwymiarowego obiektu z pliku cyfrowego. Choć nie wszystkie metody druku 3D wchodzą w zakres produkcji addytywnej, technika ta pozwala producentom na wytwarzanie złożonych kształtów i struktur, które byłyby trudne do osiągnięcia tradycyjnymi metodami.
Proces Direct Energy Deposition (DED) wykorzystywany przez SAB Aerospace polega na użyciu lasera do stworzenia basenu stopionego metalu, do którego wdmuchiwany jest proszek metalowy. Gdy proszek topi się, a następnie stygnie, tworzy stały materiał, a cały proces jest kontrolowany przez ruch 3D systemu robotycznego.
Podejście to umożliwia produkcję większych komponentów w porównaniu z laserową syntezą proszkową i odgrywa kluczową rolę w przesuwaniu granic tego, co jest możliwe w produkcji lotniczej, oferując nowe możliwości dla złożonych części na dużą skalę.
Ale jak dokładnie SAB Aerospace wykorzystuje produkcję addytywną do zrewolucjonizowania przemysłu lotniczego?
Produkcja addytywna szybko staje się standardem w produkcji precyzyjnie zaprojektowanych komponentów lotniczych. W przeciwieństwie do tradycyjnej produkcji subtraktywnej, która polega na wycinaniu kształtów z litego materiału za pomocą laserów lub tokarek, produkcja addytywna buduje trójwymiarowe obiekty poprzez nakładanie warstw materiałów. Technika ta odzwierciedla proces obserwowany w domowych urządzeniach do druku 3D, ale na skalę przemysłową, zdolną do wytwarzania złożonych i bardzo szczegółowych części.
SAB Aerospace stoi na czele tej rewolucji technologicznej, szczególnie w zakresie stosowania technologii osadzania z wykorzystaniem energii skierowanej (DED). Ta zaawansowana metoda umożliwia produkcję komponentów z niezrównaną precyzją i złożonością, oferując znaczące korzyści w zakresie zwiększania możliwości i obniżania kosztów. Zastosowanie technologii DED jest szczególnie przełomowe w produkcji dysz rakietowych – procesie, który tradycyjnie jest pełen wyzwań i czasochłonnych zawiłości.
Wykorzystując produkcję addytywną DED, SAB Aerospace może wytwarzać komponenty na dużą skalę o skomplikowanych cechach wewnętrznych, wcześniej nieosiągalnych przy użyciu konwencjonalnych technik produkcyjnych. Nie tylko usprawnia to proces produkcji, ale także otwiera nowe możliwości w zakresie projektowania i funkcjonalności komponentów lotniczych, stanowiąc znaczący krok naprzód w branży.
Co zatem sprawia, że dysza SAB Aerospace jest naprawdę wyjątkowa?
SAB Aerospace we współpracy z AVIO zdecydowało się wykorzystać proces osadzania z wykorzystaniem energii skierowanej wraz z Inconel® do opracowania unikalnej dyszy silnika rakietowego. To połączenie skutkuje lżejszą i bardziej wydajną dyszą w porównaniu do konwencjonalnych konstrukcji, co ma kluczowe znaczenie dla misji kosmicznych, które wymagają zmaksymalizowanej ładowności.
Inconel® jest bardzo popularny w zastosowaniach lotniczych ze względu na wyjątkową i wszechstronną odporność na korozję w szerokim zakresie temperatur i ciśnień. Ta właściwość jest szczególnie cenna w trudnych warunkach panujących w przestrzeni kosmicznej, co czyni go preferowanym materiałem do produkcji dysz kosmicznych.
Zaprojektowany specjalnie do wysokowydajnych silników rakietowych, Inconel® jest nadstopem na bazie niklu zoptymalizowanym pod kątem wysokiej wytrzymałości, doskonałej przewodności cieplnej i doskonałej odporności na pełzanie. Atrybuty te pozwalają materiałowi wytrzymać znaczne naprężenia i odkształcenia w podwyższonych temperaturach, a jego dobre właściwości zmęczeniowe w zakresie małej liczby cykli pomagają zapobiegać niewydolnościom materiału.
Inconel® może wytrzymać temperatury do 40% wyższe niż te tolerowane przez tradycyjne stopy, co zwiększa wydajność i możliwość ponownego użycia komponentów.
W ekstremalnych środowiskach, łatwość produkcji i solidna wytrzymałość Inconel® odróżnia go od innych materiałów, poprawiając wydajność wymiany ciepła i zmniejszając wagę. Stop ten jest wybierany zwłaszcza ze względu na jego wysoką wytrzymałość, jednolitą odporność na korozję, odporność na pękanie naprężeniowe i doskonałą odporność na wżery w temperaturach wody w zakresie od 500° do 600°F (260–316°C). Co więcej, jego wysoka dopuszczalna wytrzymałość konstrukcyjna w podwyższonych temperaturach, zwłaszcza w zakresie od 1200° do 1400°F (649–760°C), sprawia, że jest to materiał idealny do tego zastosowania.
Ponieważ ludzkość stawia sobie ambitne cele, takie jak misje z Księżyca na Marsa i inne wyprawy w głęboki kosmos, zdolność do wysyłania większej ilości ładunków do odległych miejsc staje się coraz bardziej kluczowa. Misje kosmiczne nieustannie poszukują innowacyjnych rozwiązań, aby sprostać tym wysokim wymaganiom.
W SAB Aerospace poświęcamy się wspieraniu osiągnięć w sektorze kosmicznym. Nasz zespół angażuje się z pasją w opracowywanie najnowocześniejszych produktów i dostarczanie innowacyjnych usług, które przesuwają granice eksploracji kosmosu.
Zastosowanie nowych stopów może odegrać kluczową rolę w tym przedsięwzięciu, umożliwiając produkcję lekkich elementów rakiet, które mogą wytrzymać duże obciążenia strukturalne.
W eksploracji kosmosu liczy się każdy gram; zmniejszenie masy ma kluczowe znaczenie dla powodzenia przyszłych misji kosmicznych. Dopracowanie technologii produkcji addytywnej i wykorzystanie zaawansowanych materiałów sprawia, że, projekty takie jak nasz w SAB Aerospace ułatwią ewolucję nowych systemów napędowych, możliwości produkcji w przestrzeni kosmicznej i niezbędnej infrastruktury.
Naszą misją jest dostarczanie rozwiązań, które inspirują, przekształcają i znacząco przyczyniają się do rozwoju eksploracji kosmosu.
Podczas gdy różne firmy lotnicze wciąż oceniają potencjał nowych stopów i produkcji addytywnej w oparciu o DED, SAB Aerospace już zastosował te technologie. Koncentrujemy się na opracowywaniu lekkich, wytwarzanych addytywnie dysz rakietowych ze stopów, które są kluczowym elementem w realizacji bardziej wydajnych i skutecznych misji kosmicznych. Dzięki naszym pionierskim wysiłkom chcemy być liderem w branży w tworzeniu innowacyjnych i praktycznych rozwiązań, które nie tylko spełniają, ale nawet przewyższają wymagania przyszłej eksploracji kosmosu.
To, co dodatkowo wyróżnia dyszę SAB Aerospace, to innowacyjna konstrukcja zawierająca małe kanały wewnętrzne. Kanały te mają kluczowe znaczenie dla utrzymania temperatury dyszy, zapobiegając jej stopieniu w intensywnych warunkach pracy. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod produkcji, które mogą wymagać tysięcy indywidualnie połączonych części, dysza SAB Aerospace jest skonstruowana jako jeden element. To nie tylko zmniejsza liczbę łączeń, ale także znacząco skraca czas produkcji.
Zastosowanie metalowej drukarki 3D Laserdyne® 795XL (firmy Prima Additive) z technologią DED w SAB Aerospace umożliwia produkcję dużych, złożonych komponentów z niezrównaną szybkością, precyzją i wydajnością.Duża objętość robocza drukarki wynosząca ponad jeden metr sześcienny pozwala na realizowanie niestandardowych specyfikacji, które są trudne, jeśli nie niemożliwe, do osiągnięcia za pomocą innych technik produkcyjnych.
Osiągnięcie to podkreśla zaangażowanie SAB Aerospace w przesuwanie granic inżynierii lotniczej i kosmicznej poprzez zaawansowane technologie produkcyjne.
