La NASA cerca proposte per far avanzare le tecniche AM per materiali ad alta temperatura
La National Aeronautics and Space Administration (NASA) sta cercando proposte dai team di ricerca universitari per sviluppare tecnologie spaziali uniche, dirompenti e trasformazionali che sono attualmente a bassi livelli di prontezza tecnologica (TRL) ma che possono potenzialmente portare a notevoli miglioramenti a livello di sistema . Uno degli argomenti del programma STRG (Space Technology Research Grants) , appendice Early Stage Innovations (ESI), si concentra sull’avanzamento delle tecniche di elaborazione della produzione additiva (AM) per materiali ad alta temperatura.
Supportare l’istruzione e la ricerca è un ottimo modo per far avanzare le capacità di esplorazione dello spazio della NASA. Infatti, secondo l’agenzia spaziale, gli investimenti nella ricerca innovativa a basso TRL aumentano le conoscenze e le capacità in risposta a nuove domande e requisiti; stimola l’innovazione e consente soluzioni più creative ai problemi vincolati da pianificazione e budget. Suggerendo inoltre che gli investimenti in attività di ricerca fondamentali hanno storicamente favorito gli Stati Uniti generando nuove industrie e applicazioni spin-off.
Come estensione della direzione della missione tecnologica spaziale (STMD), il programma STRG sta promuovendo lo sviluppo di tecnologie innovative a basso TRL per sistemi spaziali avanzati. L’obiettivo di questo particolare sforzo è quello di accelerare lo sviluppo di tecnologie spaziali innovative, ad alto rischio ma ad alto rendimento. Non è necessariamente diretto a una missione specifica, ma sosterrà invece le future esplorazioni spaziali e le esigenze scientifiche della NASA, di altre agenzie governative e del settore spaziale commerciale ; soprattutto perché i piani per la colonizzazione spaziale, l’esplorazione lunare e i futuri viaggi su Marte avanzano.
Le università aiutano oggi a guidare molti progetti della NASA, facendo ricerche su tutto, dalla stampa 3D cubo sat alla produzione aerospaziale di grandi volumi . Questa nuova sollecitazione della NASA è solo per le proposte universitarie accreditate negli Stati Uniti e i team di ricerca che fanno domanda per il programma STRG possono scegliere di concentrarsi sull’avanzamento delle tecniche di elaborazione AM per migliorare le proprietà dei metalli refrattari ad alta temperatura, in particolare le leghe di tungsteno e tungsteno, come così come altri metalli e leghe refrattari.
Come descritto dall’agenzia, tutte le proposte presentate che lavorano su tecniche di lavorazione di fabbricazione additiva per metalli refrattari dovrebbero riguardare almeno una delle seguenti aree di ricerca:
Miglioramento delle proprietà dei materiali ad alta temperatura,
Migliorare la rugosità superficiale del processo AM per ridurre al minimo le esigenze future di post-elaborazione,
Modifica delle caratteristiche della superficie per adeguare le proprietà di emissività e di bagnabilità (ad esempio, per renderle idrofobiche o idrofile),
Sviluppare tecniche AM per eliminare / minimizzare la porosità e il microcracking delle parti AM,
Sviluppare tecniche di post-elaborazione per eliminare / minimizzare la porosità e il microcracking delle parti AM,
Sviluppare tecniche e processi per migliorare la struttura del grano dei metalli refrattari AM,
Sviluppare tecniche AM in grado di fabbricare contemporaneamente più metalli, uno dei quali è un metallo refrattario o una lega,
Sviluppo di leghe refrattarie che forniscono proprietà ottimali per parti fabbricate con metodi AM.
Grazie ai loro alti punti di fusione e densità, i metalli refrattari e le leghe sono in grado di funzionare a temperature estreme e sono diventati i pionieri di molti componenti aerospaziali ad alta temperatura, nonché di altre applicazioni ad alta temperatura, come reattori nucleari, forni elettrici, e saldatura.
Di tutti i metalli in forma pura, il tungsteno ha il punto di fusione più alto di 6.122 ° F (3.422 ° C) ed è spesso legato con altri metalli per resistenza. Poiché alcuni dei materiali più duri si trovano in natura, i metalli refrattari potrebbero essere ideali per le applicazioni di veicoli spaziali che devono sopportare un forte calore durante i viaggi nello spazio. Le navette spaziali, ad esempio, erano solite affrontare temperature intense quando rientrano nell’atmosfera terrestre, fino a 1649 ° C (3000 ° F). Se gli avventurieri spaziali prevedono di viaggiare su Marte e oltre, i veicoli spaziali devono essere protetti e questa ricerca nella fase iniziale potrebbe determinare le basi per il futuro sviluppo della protezione necessaria per viaggi nello spazio sicuri.
L’industria aerospaziale si sta sempre più orientando verso AM per i sistemi di gestione termica in grado di funzionare a temperature estreme. L’agenzia ha proposto sistemi integrati di gestione termica come esempio in cui la produzione additiva svolge un ruolo fondamentale nel consentire la tecnologia. I sistemi di gestione termica ad alta temperatura sono potenzialmente dannosi per una vasta gamma di applicazioni della NASA ad alta temperatura come i sistemi ad ala all’avanguardia, le sonde solari e la propulsione termica nucleare (NTP); e può beneficiare di miglioramenti nella fabbricazione di materiali di rivestimento metallico refrattario.
Durante questa prima fase di ricerca, la NASA si concentra esclusivamente sulla produzione sotto la gravità terrestre, e non si fa ancora menzione di dimostrare capacità di produzione additiva nello spazio. Tuttavia, possiamo probabilmente aspettarci che mentre questa ricerca avanza, la fabbricazione a gravità zero sarà di interesse.
Con un premio massimo di $ 650.000 per un periodo di ricerca di tre anni o meno, questa borsa di studio rappresenta una grande opportunità per gli accademici che si concentrano sulle tecniche di elaborazione AM.
La NASA ritiene che questi investimenti creino, rafforzino e alimentino la base di talenti di ingegneri, scienziati e tecnologi altamente qualificati per migliorare la competitività tecnologica ed economica del Paese. L’appendice ESI sfida le università ad esaminare la fattibilità teorica di nuove idee e approcci che sono fondamentali per rendere la scienza, i viaggi nello spazio e l’esplorazione più efficaci, convenienti e sostenibili.
I college e le università storicamente neri insieme ad altre istituzioni che servono le minoranze sono incoraggiati a presentare proposte. Inoltre, la NASA incoraggia la presentazione di proposte ESI da parte di donne, membri di gruppi minoritari sottorappresentati, persone con disabilità e membri di facoltà che sono all’inizio della loro carriera.
Mentre la NASA cerca di sviluppare tecnologie spaziali uniche, dirompenti e trasformazionali, i ricercatori universitari hanno la possibilità di partecipare alla prossima generazione di attività di esplorazione dello spazio, che sono un complemento di molti dei programmi in corso dell’agenzia. La richiesta è disponibile a questo indirizzo (https://nspires.nasaprs.com/external/solicitations/summary.do?solId={345FEEE2-EF27-604E-0AE0-4528D800AB04}&path=&method=init)+++ e le università hanno tempo fino al 20 maggio 2020, per presentare la loro comunicazione di intenti e fino al 17 giugno 2020, per le proposte.