Nel 2018, il CEO e fondatore della compagnia missilistica Launcher , Max Haot, stava cercando una soluzione per stampare intere camere di combustione per il suo motore a razzo. Le parti sono in genere molto grandi e hanno intricati canali di raffreddamento rigenerativi interni, quindi trovare un processo di stampa 3D per produrre una grande lega di rame, monopezzo, era difficile ma fondamentale per l’obiettivo di Launcher verso alte prestazioni e bassi costi di produzione. L’azienda si è rivolta al produttore Additive Manufacturing Customized Machines (AMCM) per sviluppare una stampante ideale per il lavoro. Nove mesi dopo, AMCM ha rilasciato la sua stampante 3D in metallo industriale M4K e ha stampato un primo modello di camera di combustione in lega di alluminio pressofuso.
Da allora, Launcher e AMCM, una società del gruppo EOS , hanno avviato una partnership di lunga data che ha portato alla creazione della camera di combustione stampata in 3D in un unico componente più grande al mondo. Ora, il produttore di razzi ha annunciato l’acquisto della stampante M4K per produrre combustori nella sua nuova sede e stabilimento di produzione di Hawthorne, in California. Producendo in modo additivo l’intero motore a razzo E-2 da 10 tonnellate, Launcher spera di continuare a sviluppare il suo veicolo di lancio orbitale. Una volta completato, il razzo sarà pronto per consegnare commercialmente piccoli satelliti in orbita terrestre bassa (LEO) entro il 2026. E poiché i motori richiederanno meno propellente per entrare in orbita, la società spera di consegnare più carico satellitare per razzo e offrire un prezzo rispetto ai suoi concorrenti.
In un post di LinkedIn che annunciava l’acquisto, Haot ha affermato che “nel 2017, l’industria spaziale aveva bisogno di una svolta nella stampa 3D per stampare motori a razzo liquido più grandi. Per vincere la sfida, abbiamo collaborato con AMCM GmbH per creare la stampante 3D AMCM M 4K per la stampa della camera del motore a razzo liquido E-2 di Launcher come una singola parte in lega di rame “.
La maggior parte delle aziende che costruiscono motori a razzo liquido stampati in 3D sono state costrette a progettare motori più piccoli o produrre camere di combustione in più parti per adattarsi ai limiti del volume di costruzione limitato delle stampanti 3D commerciali, afferma AMCM. Tuttavia, Launcher aveva bisogno di stampare in 3D la sua camera di combustione del motore E-2 come una singola parte, consentendo una progettazione ottimale del canale di raffreddamento, un minor numero di parti, processi più semplici e costi di produzione complessivi inferiori.
Mentre le società spaziali che stampano in 3D motori a razzo liquido si affidano alla lega di Inconel come materiale della camera di combustione, Launcher si è rivolto alla ricerca della NASA per saperne di più sulla stampa 3D del rame. Quindi hanno chiesto il supporto di AMCM ed EOS per stampare la lega di rame, che offre proprietà di conducibilità termica ottimali, consentendo un raffreddamento rigenerativo più efficace. Grazie al design di Launcher, all’uso della lega di rame stampata in 3D e a un esclusivo sistema di raffreddamento a ossigeno liquido, il prototipo di motore sotto scala attualmente testato è così efficiente (oltre il 98% secondo Launcher) che produce un pennacchio di scarico blu, che è senza precedenti per i motori a cherosene.L’amministratore delegato di AMCM Martin Bullemer ha individuato diversi vantaggi principali dell’AM in metallo nella produzione di motori a razzo a propellente liquido, inclusi costi di produzione inferiori e maggiore flessibilità di progettazione. Ma la stampa in un unico pezzo non solo riduce i costi, ma consente anche il design di raffreddamento rigenerativo ad alte prestazioni. Bullemer ha affermato che il risultato di questi vantaggi è un sistema di propulsione migliorato che utilizza meno propellente, trasporta carichi utili più grandi e consente a nuove idee e applicazioni di prendere il volo. L’esperto ha sottolineato: “La produzione additiva sta rivoluzionando l’industria spaziale e aziende innovative come Launcher stanno sfruttando questa tecnologia di stampa 3D avanzata”.
Ora in produzione in serie presso la struttura ampliata di AMCM a Starnberg, in Germania, le stampanti M4K DMLS (Direct Metal Laser Solidification) personalizzate e ad alte prestazioni sono progettate per produrre applicazioni di grandi dimensioni, con un’altezza fino a un metro (40 pollici) e in grado di stampa in lega di rame, il materiale più avanzato per la produzione di camere di combustione di motori a razzo a propellente liquido.
Costruito sulla piattaforma EOS M 400, il sistema AMCM M 4K su larga scala e ad alta produttività è ideale per applicazioni AM esigenti e ha una potenza laser fino a 400 o 1.000 Watt. Altre caratteristiche includono una maggiore robustezza del design del telaio, un nuovo sistema di filtri e un rivestimento morbido opzionale. Pronto all’uso, AMCM M 4K può produrre applicazioni da un’ampia gamma di materiali, non solo leghe di rame, come alluminio e lega di nichel.
Prova di fuoco del lanciatore del suo prototipo di motore a razzo. Immagine per gentile concessione di Launcher.
Con il partner AMCM, Launcher ha costruito i suoi primi motori a razzo nell’ottobre 2019. Dopo il fuoco di prova nell’ottobre 2020 allo Stennis Space Center della NASA nel Mississippi come parte di un premio da 1,5 milioni di dollari dell’aeronautica americana , la società ha deciso che era tempo di acquistare l’M4K . La nuova piattaforma farà parte del nuovo edificio di 24.000 piedi quadrati di Launcher in California, dove completerà il suo veicolo di lancio.
