La produzione di parti di turbine con la tecnologia di produzione additiva (AM) ha contribuito ad accelerare lo sviluppo del prodotto, creando geometrie di parti molto complesse e complesse senza la necessità di alcuno strumento. Le aziende aerospaziali integrano l’AM nelle loro strategie di produzione da diversi anni, affidandosi all’AM in metallo per la convenienza e la facilità di produzione. Redwire , una nuova società coinvolta in soluzioni spaziali mission-critical , ha portato lo sviluppo di parti di turbine un ulteriore passo avanti, ha annunciato di aver prodotto per la prima volta nello spazio un blisk per turbine in ceramica monopezzo.
Questo disco della turbina a lame è stato creato con successo utilizzando la prima stampante stereolitografica (SLA) a funzionare in orbita: il Ceramic Manufacturing Module (CMM), sviluppato dalla consociata Redwire Made In Space . Appena due mesi dopo essere stato lanciato nello spazio a bordo della 14a missione di rifornimento commerciale di Northrop Grumman (NG-14) il 2 ottobre 2020, l’impianto di produzione spaziale sviluppato commercialmente ha funzionato con successo in piena autonomia utilizzando la tecnologia SLA e resine preceramiche. per realizzare il blisk ceramico monopezzo della turbina, insieme a una serie di coupon di prova materiali, ideali per determinare le proprietà della ceramica.
Secondo Redwire, la produzione di successo di questi campioni di prova nello spazio è una pietra miliare importante per dimostrare la prova del potenziale per CMM di produrre parti in ceramica che superano la qualità dei componenti delle turbine prodotte sulla Terra. Il blisk in ceramica e i tagliandi di prova verranno riposti e restituiti sulla Terra per l’analisi a bordo della navicella spaziale Dragon di SpaceX una volta completata la 21a missione dei servizi di rifornimento commerciale (CRS-21) della società verso la Stazione spaziale internazionale (ISS), con un ritorno stimato data sulla Terra il 5 gennaio 2021.
“Questa è una pietra miliare entusiasmante per la produzione spaziale e segnala il potenziale per nuovi mercati che potrebbero stimolare l’attività commerciale nell’orbita terrestre bassa”, ha affermato Tom Campbell, presidente di Made In Space. “Basandosi sulla nostra esperienza di produzione nello spazio e sulla nostra partnership con la NASA, Redwire sta sviluppando processi di produzione avanzati in orbita che potrebbero produrre una domanda sostenibile dai mercati terrestri e creando capacità che consentiranno all’umanità di vivere e lavorare nello spazio in modo sostenibile”.
Sviluppato in collaborazione con l’ISS Research Integration Office presso il Johnson Space Center della National Aeronautics and Space Administration (NASA), a Houston, l’impianto ceramico è uno dei tre carichi utili pilota della ISS sviluppati attraverso questa partnership che mira a catalizzare e ad aumentare la domanda di capacità commerciali in orbita terrestre bassa (LEO) producendo prodotti di alto valore per uso terrestre. Made In Space ha dimostrato per la prima volta la tecnologia di stampa SLA trovata all’interno di CMM attraverso una serie di voli parabolici finanziati tramite il programma Flight Opportunities della NASA nel 2016.
Per applicazioni ad alte prestazioni come turbine, centrali nucleari o motori a combustione interna, anche piccoli miglioramenti della forza possono produrre anni o decenni di durata di servizio superiore. Secondo gli esperti, la leggerezza nei componenti aerospaziali e nella progettazione dei sistemi è un modo efficace per ottenere la riduzione del consumo energetico e il miglioramento delle prestazioni. Infatti, l’utilizzo di tecnologie di produzione additiva , in grado di produrre componenti compositi o multimateriali, è un abilitatore per la leggerezza, poiché le caratteristiche formalmente associate a una funzione principale possono essere progettate per soddisfare più funzionalità.
Ma Redwire non sta solo utilizzando la tecnologia additiva per realizzare parti complesse, ma lo sta spostando a 400 chilometri dalla Terra, verso LEO, per dimostrare che la produzione di ceramica in condizioni di microgravità potrebbe consentire parti in ceramica rinforzate resistenti alla temperatura con prestazioni migliori, tra cui maggiore resistenza e minore stress residuo.
Il Chief Technology Officer (CTO) di Redwire e il co-fondatore di Made In Space Michael Snyder hanno descritto il successo delle operazioni in orbita del Ceramic Manufacturing Module come un passo importante verso la produzione su vasta scala di prodotti in materiali che possono migliorare le macchine industriali utilizzate proprio qui sulla Terra. L’esperto, che è stato anche ingegnere capo di Made In Space per 10 anni, ha continuato spiegando che le capacità di produzione spaziale dimostrate da CMM hanno il potenziale per stimolare la domanda di LEO dai mercati terrestri, che sarà un motore chiave per l’industrializzazione spaziale.
Quest’ultima missione CMM di successo si basa sull’eredità di volo di Redwire con altri quattro impianti di produzione additiva sviluppati dal team di Made In Space che hanno volato e operato con successo sulla stazione spaziale. Nel 2014, la startup della Silicon Valley è diventata la prima azienda a stampare in 3D un oggetto a gravità zero e mesi dopo ha lanciato due stampanti 3D sulla ISS, una delle quali, l’ Additive Manufacturing Facility (AMF ), è disponibile per uso commerciale. A seguire, la macchina estrattore di fibre in miniatura per la produzione di fibre ottiche (MIS Fiber) e un riciclatore di plasticaper trasformare la plastica di scarto in filamenti di materie prime per l’AMF. La CMM ne fa cinque e presto, la tecnologia di assemblaggio di veicoli spaziali di Made In Space per riparare i satelliti esistenti in orbita dovrebbe essere lanciata nel 2022. Con Archinaut, sia Redwire che la NASA si aspettano un cambio di gioco completo con capacità futuristiche che potrebbero accelerare l’economia spaziale.
