Questa settimana, gli ingegneri europei hanno testato a caldo una camera di spinta completamente stampata in 3D che un giorno potrebbe alimentare le fasi superiori dei missili. La camera ha solo tre parti ed è stata costruita utilizzando la produzione di strati additivi, un altro nome per la stampa 3D.
Questo test a fuoco caldo è durato 30 secondi ed è stato eseguito il 26 maggio 2020 presso il centro di prova Lampoldshausen del Centro aerospaziale tedesco DLR. L’Agenzia spaziale europea ha dichiarato che sono previsti ulteriori test per la prossima settimana.
Questo dimostratore su larga scala di una camera di spinta per un motore a razzo nella fase superiore, chiamato ETID o Expansion-cycle Technology Integrated Demonstrator, è stampato in 3D. Credito: ESA.
La produzione e le prove di questi componenti del motore a razzo sono state eseguite nell’ambito del programma preparatorio Future Launchers dell’ESA e, nell’ultimo anno, sono state testate almeno tre configurazioni di geometrie e design delle camere di combustione. Le camere sono a grandezza naturale e hanno una fodera in rame stampata in 3D con canali di raffreddamento integrati e una camicia ad alta resistenza. Il collettore e la testa dell’iniettore monopezzo sono anch’essi stampati in 3D.
I modelli dimostrativi su larga scala della camera di spinta sono chiamati ETID o Expansion-cycle Technology Integrated Demonstrator. L’ESA afferma che questi modelli stampati in 3D incorporano i più recenti progetti di sistemi di propulsione e stanno contribuendo a dimostrare nuove tecnologie, materiali e tecniche di produzione che offrono prestazioni più elevate a costi inferiori per i futuri lanciatori.
I disegni stampati in 3D sono in produzione dal 2018 e nel 2019 gli ingegneri hanno eseguito 23 test per un tempo operativo totale di 2.707 secondi. Durante i test, sono stati raggiunti 49 diversi punti operativi, portando i vari livelli di test agli “estremi” – come aumentare il flusso di idrogeno freddo nel sistema e quindi “surriscaldare” l’hardware durante il funzionamento. Il flusso di idrogeno freddo ha anche l’effetto di raffreddare l’hardware, mantenendo la temperatura entro limiti ragionevoli durante il funzionamento.
Un dimostratore di tecnologia del motore è stato integrato nella camera a vuoto P3.2 presso la struttura di prova del Centro aerospaziale tedesco DLR a Lampoldshausen per le prove finali di incendio a caldo che sono state completate a maggio 2019. Credito: ESA
L’ESA ha affermato che durante i test di questa settimana sono state testate anche due diverse testine degli iniettori, inclusa una versione stampata in 3D, nonché un ugello rigenerativo che ottimizza il ciclo del motore massimizzando la captazione del calore.
La produzione di strati additivi (ALM) è l’opposto della produzione sottrattiva, in cui il materiale viene rimosso e lavorato per raggiungere la forma desiderata. In ALM, le parti 3D sono costruite in strati successivi di materiale sotto il controllo del computer. Sebbene all’inizio la stampa 3D fosse utilizzata principalmente per la prototipazione rapida, ora viene spesso utilizzata per realizzare pezzi finiti per il settore aerospaziale e automobilistico.
L’ETID è stato progettato e prodotto da ArianeGroup (Germania), GKN Aerospace (Svezia), Safran Aero Boosters (Belgio), Aerospace Propulsion Products (Paesi Bassi) e Carinthian Tech Research (Austria), e testato da DLR Lampoldshausen.
Diverse altre società in tutto il mondo stanno stampando e testando in 3D varie parti per i missili, tra cui Relativity Space (vedere il video timelapse sotto di un serbatoio di carburante per missili in fase di stampa) e AI Space Factory.
