3Д штампане ракете спремне да експлодирају

Ако лансирање Терран1 овог лета са Кејп Канаверала буде успешно, Простор релативности биће прва компанија за производњу ваздухопловства која је у свемир послала у потпуности 3Д штампану ракету. Убрзо након тога јавио се калифорнијски старт-уп лаунцхер ће распоредити своју сателитску платформу Орбитер коју покрећу 3Д штампани ракетни мотори након што добије подстицај у свемир од СпацеКс-а.

Тешко је преценити утицај 3Д штампања – који се назива и адитивна производња – на свемирску индустрију. Ниједна друга технологија није омогућила толиком броју компанија да уђу у ову индустрију и испоруче возила, моторе и ракете за тако кратко време по тако ниским трошковима. А сада, број старт-уп произвођача ракета је спреман за процват јер се више комерцијално доступних 3Д штампача покажу да испуњавају задатак производње компоненти вредних простора.

На пример, авио компанија са седиштем у Великој Британији Орбек нада се да ће његове 3Д штампане ракете, направљене најновијим металним 3Д штампачем немачког произвођача ЕОС, полетети из Шкотске до краја године. А у САД, млади произвођач ракетних мотора велики медвед сада прима поруџбине за свој нови погонски мотор Арроваи дизајниран да замени сада недоступне погонске изворе руске производње. Такође се штампа 3Д коришћењем доступних металних 3Д штампача.

„Мислим да наша компанија не би постојала без 3Д штампања“, каже Џејк Боулс, директор напредне производње и материјала у Урса Мајор, који је провео пет година у СпацеКс-у. „Наша еволуција је била снажно повезана са постојањем и зрелошћу 3Д штампања.

Урса Мајор је кренуо да избаци мотор на тржиште много бржим темпом него што је то био случај раније, у месецима а не годинама, што је било могуће само прототипом и производњом помоћу 3Д штампача, каже Боулс.

Док су Релативити Спаце и други развили сопствену технологију 3Д штампања за своје ракете, Бовлес каже да је коришћење нових комерцијалних 3Д штампача омогућило Урса Мајору да држи трошкове под контролом и брзо понавља дизајн, без потребе да се спотиче кроз рани развој технологије који је потребан код домаћих 3Д штампача. .

„Наш тим стално процењује нове компаније за 3Д штампаче које излазе са иновацијама јер постоји велика конкуренција за удео на тржишту лансирања у ваздухопловству и свемиру“, каже Боулс. Предвиђа се да ће величина глобалног тржишта 3Д штампања у ваздухопловству достићи 9.27 милијарди долара до 2030. године, према Стратегиц Маркет Ресеарцх.

Компаније се утркују да понуде најмоћније, најфлексибилније и најјефтиније опције компанијама, као што је АмазонАМЗН
, који желе да поставе сателите у орбиту како би испоручили глобални широкопојасни приступ, снимили слике високе резолуције активности на Земљи, па чак и успоставили хотеле у приватним свемирским станицама за ултра-богате.

3Д штампање подстиче трку за комерцијализацију простора

Са технологијом адитивне производње која смањује трошкове лансирања за чак 95% у поређењу са НАСА програмом спејс шатла, врата су отворена за више услуга из орбите која покреће жестоку конкуренцију међу произвођачима ракета. Слоган компаније Лаунцхер гласи као Валмарт оглас: „Било где у свемиру по најнижој цени.“

Скидање милиона са трошкова постављања сателита недавно је добило средства Лаунцхер-а од америчких свемирских снага за даљи развој свог Е-2 3Д штампаног, течног ракетног мотора високих перформанси за ракету лансирање Лаунцхер Лигхт, која би требало да полети 2024. године. Свемирске снаге САД рекао је: „Лаунцхеров течни ракетни мотор Е-2 има потенцијал да значајно смањи цену испоруке малих сателита у орбиту на наменским малим лансирним возилима, што је кључна способност и приоритет за Свемирске снаге.

Да би смањио трошкове и убрзао производњу, Лаунцхер такође користи 3Д штампаче компаније ЕОС као и Вело3Д из Калифорније.

„Делови турбопумпе ракетног мотора обично захтевају ливење, ковање и заваривање“, каже Макс Хаот, оснивач и извршни директор компаније Лаунцхер. „Алати потребни за ове процесе повећавају трошкове развоја и смањују флексибилност између итерација дизајна. Могућност 3Д штампања наше турбопумпе, укључујући ротирајућа Инцонел обложена импелера, захваљујући Вело3Д-овој технологији нула степени, омогућава сада по нижој цени и повећању иновација кроз понављање између сваког прототипа.”

Са традиционалним производним методама за ваздухопловство, уобичајено је чути за време испоруке од девет до 12 месеци и огромне трошкове алата за израду и тестирање, нешто попут мотора са степенастим сагоревањем богатог кисеоником који се напаја пумпом, каже Едуардо Рондон, виши пропулсион. аналитичар у Урса Мајор, још један ветеран СпацеКс-а. „Адитивна производња нам омогућава да ставимо нови дизајн на пробни штанд, одлучимо да направимо промену, радимо на алтернативној архитектури, одштампамо је и ставимо на штанд за неколико недеља.“

Орбек 3Д штампа своје ракете на истом типу штампача као Лаунцхер, тхе АМЦМ М4К-4 Платформа за штампање метала компаније ЕОС, која је изашла 2021. године. Компанија је користила и металне 3Д штампаче немачке компаније СЛМ Солутионс.

3Д штампање није само за почетнике

3Д штампање има дугу историју у свемиру откако је СпацеКс представио свој 3Д штампан ракетни мотор СуперДрацо 2013. године.

Ваздушни гигант Аеројет РоцкетдинеАЈРД
редизајнирала своју породицу ракетних мотора Бантам 2017. године и искористила је све предности адитивних производних могућности које смањују укупно време дизајна и производње са више од годину дана на неколико месеци, док истовремено смањују трошкове за око 65% у поређењу са конвенционалним методама производње.

„Ови мотори, који би иначе били састављени од преко 100 делова, направљени су од само три главне компоненте произведене адитивима: склопа ињектора, коморе за сагоревање и монолитног дела грла и млазнице“, кажу у компанији.

Роцкет Лаб, још један пионир у комерцијалним лансирањима сателита, први је лансирао свој лагани 3Д штампан ракетни мотор, Рутхерфорд, 2017. Његова комора за сагоревање, ињектори, пумпе и главни погонски вентили су 3Д штампани и већ су покретали 27 лансирања, укључујући и ону ове недеље.

У уторак, Роцкет Лаб'с Радерфордов мотор покретао је ракету компаније Елецтрон са Новог Зеланда са НАСА-иним теретом за Месец.

Упркос чињеници да су НАСА и искусни ветерани за лансирање годинама тестирали, потврђивали и укључивали адитивну производњу у своје програме, данашња комерцијална технологија 3Д штампања и напредни материјали од металних легура сазрели су тако брзо да компаније попут Лаунцхер-а, Урса Мајор-а и Орбек-а могу добити од прототипа до лансирања за мање времена за мање новца.

„Почели смо од првог дана дизајнирањем око 3Д штампања и искориштавањем могућности које нуди“, каже Бовелс. „Ово нам је омогућило да изградимо интерно знање о томе како да оптимизујемо дизајн за 3Д штампање, које онда можемо применити на нове машине које треба да развијемо и продамо да бисмо задовољили потражњу тржишта. А ако већ знамо како то да урадимо, можемо брже доћи на тржиште.”