L’11 marzo 2025, un razzo sonda è stato lanciato dal Centro Spaziale Esrange, nel nord della Svezia, nell’ambito del programma europeo REXUS (Rocket Experiments for University Students). A bordo era presente un esperimento sviluppato dalla Technische Universität di Berlino, dedicato allo studio di serbatoi per carburante progettati e costruiti attraverso tecniche di produzione additiva, pensati per applicazioni nello spazio.
Il progetto è stato ideato e portato avanti dal team studentesco dell’associazione BEARS e.V., affiliata all’università. La candidatura al programma REXUS, promosso dal Centro aerospaziale tedesco (DLR) e dall’Agenzia spaziale svedese SNSA, è stata accolta e ha permesso di trasformare l’idea in un test concreto in condizioni di microgravità.
Due anni di lavoro per pochi minuti di test
“Il lancio si è svolto senza complicazioni, un risultato importante dopo quasi due anni di preparazione”, racconta Matteo Grube, studente magistrale in ingegneria aerospaziale. “Ora ci aspetta una fase cruciale: analizzare i dati raccolti durante il volo in assenza di gravità, che ci daranno indicazioni sul comportamento dei liquidi nei serbatoi”.
L’obiettivo dell’esperimento era osservare come si comporta il carburante in condizioni spaziali, dove la gravità non indirizza naturalmente i liquidi verso il fondo del serbatoio. In questi casi, si utilizzano dei dispositivi chiamati Propellant Management Devices (PMD), che servono a garantire una distribuzione controllata del carburante. Questi componenti, solitamente costruiti con lamiere sagomate o profili cavi, sono fondamentali per mantenere stabile l’erogazione del fluido verso il sistema propulsivo.
Prove su sei modelli progettati con la stampa 3D
Il team ha testato sei varianti di PMD, tutte realizzate esclusivamente tramite stampa 3D. “Volevamo verificare se modelli costruiti con tecniche additive potessero offrire prestazioni migliori o soluzioni più efficienti rispetto ai metodi tradizionali”, spiega Grube.
Per visualizzare il comportamento dei liquidi durante il volo, i serbatoi sono stati riempiti con acqua e un tracciante fluorescente. Il test in microgravità, durato circa due minuti, è stato ripreso da sei telecamere. I contenitori erano realizzati in plexiglas trasparente, così da facilitare l’osservazione dei flussi interni.
L’esperimento, denominato WOBBLE2 (Weightless Observation of Fluid Behavior with Berlin Liquid Guidance Experiment), rappresenta un’evoluzione di studi precedenti già sviluppati dal gruppo universitario per altri programmi di ricerca.
Stampa 3D per serbatoi spaziali del futuro
L’uso della produzione additiva potrebbe aprire nuove possibilità per la progettazione di serbatoi più leggeri e strutturalmente ottimizzati, adatti a satelliti e veicoli spaziali. In particolare, la stampa 3D in metallo, che utilizza tecniche come la fusione laser selettiva, consente di costruire geometrie complesse e strutture robuste senza incrementare il peso.
Questa tecnologia sta acquisendo un ruolo crescente nel settore aerospaziale, offrendo maggiore libertà progettuale rispetto ai metodi convenzionali.
Collaborazioni e supporti fondamentali
“Una parte importante del progetto è stata anche la possibilità per diversi studenti di partecipare di persona al lancio presso l’Esrange Space Center”, aggiunge Benedict Grefen, docente presso la TU Berlin e supervisore dell’iniziativa. La partecipazione è stata possibile grazie anche al contributo economico della Society of Friends of TU Berlin, che ha sostenuto i costi di viaggio, inclusi quelli per un incontro tecnico tenutosi a Kiruna nel 2024.
Oltre al supporto logistico e finanziario dell’università, il progetto ha beneficiato della collaborazione con aziende specializzate: APWORKS GmbH, che ha curato la stampa 3D dei componenti metallici, e Sensirion AG, fornitore dei sensori utilizzati nell’esperimento.
Prossimi passi: analisi dei dati raccolti
Nei prossimi mesi, il lavoro del team si concentrerà sull’esame dei dati ottenuti per valutare l’efficacia delle soluzioni testate. L’obiettivo è comprendere quali modelli di PMD offrano le migliori prestazioni, in vista di futuri sviluppi nell’ambito della progettazione di serbatoi spaziali più affidabili ed efficienti.
