Объявив о том, что полномасштабный ракетный двигатель его компании, напечатанный на 3D-принтере, готов пройти горячие испытания по эту сторону Рождества, соучредитель PythomSpace Том Сьогрен объясняет, как компания использует 3D-печать для создания деталей ракетных двигателей конечного использования.

Базирующаяся в Бишопе, Калифорния, компания PythomSpace в партнерстве с GKN Additive, дочерней компанией британской аэрокосмической и автомобильной корпорации GKN, создала ракетный двигатель Asterex, который в настоящее время готовится к суборбитальному запуску в 4 квартале 2021 года, и запуск на орбиту в 2022 году.

«Наш двигатель похож на тот, что использовался на Apollo Lunar Lander, и изготовлен из того же материала — Inconel, за исключением того, что наш двигатель напечатан на 3D-принтере», — сказал Сьогрен. «Рейд-производство дает большие преимущества, но легко недооценить мастерство, которое с ним связано».

interview how 3d printing is enabling pythomspace to build a private space transportation system 3d printing industry 3e91abe Двигатель Asterex, напечатанный на 3D-принтере. Изображение через PythomSpace.

Выход в космический сектор

PythomSpace был основан заядлыми исследователями Тиной и Томом Сьогреном, командой мужа и жены, которые поднялись на Эверест, покатались на лыжах к Северному и Южному полюсам, пересекли Борнео пешком и переплыли Атлантический океан из Европы в Южную Америку, а также множество других приключений. Пара изобрела легкую систему спутниковой связи, чтобы держать своих последователей и спонсоров в курсе их экспедиций, которая вскоре превратилась в бизнес и познакомила их с миром «экстремальных технологий». Планета Земля стала слишком маленькой для Шегренов, и в последние несколько лет они обратили свое внимание на изучение того, что находится за пределами звезд.

«Космос стал естественным новым рубежом после того, как мы побывали повсюду, и наш опыт работы с передовыми технологиями дал нам уверенность, что мы можем выйти в поле и посмотреть, как далеко мы сможем это сделать», — объясняет Шегрен. «Между тем мир изменился в нашу пользу. Создание частной ракеты и космической транспортной системы было бы почти невозможно 20 лет назад, но благодаря прогрессу САПР, быстрому производству, искусственному интеллекту, новым материалам и гораздо более низким затратам пространство больше не закрыто для мелких предпринимателей ».

interview how 3d printing is enabling pythomspace to build a private space transportation system 3d printing industry 541af27 Том и Тина Шегрен, соучредители PythomSpace. Изображение через PythomSpace.

3D-печать Asterex

Sjogrens поговорили с 15 различными типографиями перед тем, как попасть на GKN, который был выбран за быстрое время отклика, квалифицированную обратную связь, высокое качество продукции и разумную цену. Первый двигатель, напечатанный на 3D-принтере GKN, был разработан для испытаний на воде, и Шегренс были впечатлены результатами. За последние пару недель они заказали у GKN свой второй двигатель, который будет использован для горячих испытаний в конце этого месяца.

По словам Шегрена, ракетный двигатель PythomSpace Asterex «предназначен для 3D-печати». Поскольку температура при зажигании достигает 3000 градусов по Цельсию — температуры плавления большинства металлов, двигатель необходимо охлаждать с помощью комбинации узких и сложных каналов охлаждения. Эти каналы сложны и требуют много времени для изготовления с использованием традиционных инструментов, и именно здесь появляется аддитивное производство. Используя 3D-печать, каналы можно формировать в десять раз быстрее, чем с помощью традиционных методов, а также стоит небольшая часть традиционных затрат — 100 в разы дешевле, говорит Шегрен.

Asterex напечатан в виде одной цельной части с трехкомпонентным дроссельным инжектором внутри, что, насколько известно Sjogrens, представляет собой наименьшее количество частей для полного двигателя с инжектором. После того, как двигатель напечатан, некоторые его поверхности обрабатываются до необходимой шероховатости. Все производимые детали предназначены для конечного использования, в том числе часть водопровода и некоторые клапаны двигателя.

«Мы стремимся к 3D-печати почти для каждого отдельного компонента, но это баланс», — продолжает Шегрен. «Иногда традиционные методы производства дешевле или лучше по качеству. Трубы и другие простые детали могут быть слишком дорогими для печати, хотя сейчас мы печатаем двигатель даже с установленными фланцами, чтобы свести к минимуму сварку.

«Баки с топливом и другие крупные конструкции можно напечатать на 3D-принтере, но композиты, алюминий или сталь по-прежнему превосходят аддитивное производство. Хотя, может быть, ненадолго.

interview how 3d printing is enabling pythomspace to build a private space transportation system 3d printing industry fbaa17c 3D-печатный двигатель Inconel 625. Изображение через PythomSpace.

Материалы и сроки

PythomSpace в первую очередь использует Inconel 625 и 718 для 3D-печати ракетного двигателя, так как помимо хорошей термостойкости и коррозионной стойкости его легко сваривать, что необходимо для крепления фланцев и труб. Между тем, топливные баки и конструкции монокока изготавливаются либо из алюминия, либо из углеродных композитов, а некоторые другие детали — из нержавеющей стали.

«В наши дни существует несколько крутых быстрых производственных методов с машинами, управляемыми программным обеспечением, но без 3D-печати наша аэрокосмическая компания просто не существовала бы», — добавляет Шегрен. «Интеграция с инструментами цифрового проектирования, ускоренный выбор материалов, множество вариантов производства в глобальном масштабе, низкая стоимость и быстрая доставка — все это беспрецедентно для наших нужд».

Как только он получит свой 3D-печатный движок от GKN, PythomSpace постарается провести его горячие испытания в следующем месяце. Компания планирует запуск суборбитальной ракеты на конец 2021 года и надеется запустить свою напечатанную на 3D-принтере ракету на орбиту в какой-то момент в 2022 году.

interview how 3d printing is enabling pythomspace to build a private space transportation system 3d printing industry d3d7b8e Ракетная лаборатория PythomSpace в Бишопе, Калифорния. Изображение через PythomSpace.

3D-печать компонентов ракет

Наряду с PythomSpace все большее число компаний используют технологию 3D-печати для разработки различных типов компонентов ракет для коммерческого использования.

Ранее в этом году калифорнийская ракетостроительная компания Relativity Space объявила о планах по производству Terran 1, первой в мире ракеты, полностью напечатанной на 3D-принтере, в то время как ADDere, подразделение аддитивного производства Midwest Engineered Systems, использовало свою технологию Laser Wire Additive Manufacturing (LWAM). изготовить полноразмерную сборку камеры тяги ракеты.

В другом месте электронная ракета Rocket Lab прошла начальные системные испытания и была поднята на свою стартовую площадку, американский космический стартап Rocket Crafters Inc. завершил испытания своего гибридного 3D-печатного ракетного двигателя Comet Series, а ArianeGroup, совместное предприятие Airbus и Safran, успешно протестировал свою первую камеру сгорания, полностью изготовленную с помощью 3D-печати.

Совсем недавно НАСА изготовило компоненты ракетного двигателя на 3D-принтере в рамках своего проекта Rapid Analysis and Manufacturing Propulsion Technology, который может быть использован как часть проекта Artemis для возвращения астронавтов на Луну и подготовки к будущей миссии на Марс.

Подпишитесь на информационный бюллетень индустрии 3D-печати, чтобы получать последние новости аддитивного производства. Вы также можете оставаться на связи, подписавшись на нас в Twitter и поставив нам отметку «Нравится» на Facebook.

Обязательно подпишитесь на подкаст Another Dimension в выбранном вами проигрывателе подкастов, чтобы не пропустить ни одной серии.

Ищете карьеру в аддитивном производстве? Посетите раздел «Работа в 3D-печати», чтобы узнать о вакансиях в отрасли.

На представленном изображении показан двигатель Asterex, напечатанный на 3D-принтере. Изображение через PythomSpace.

Теги ADDere airbus Apollo Lunar ArianeGroup ARTEMIS Asterex GKN GKN Добавка Inconel 625 Inconel 718 LWAM Средне-западные инженерные системы Nasa PythomSpace RAMPT Rapid Analysis and Manufacturing Propulsion Technology Project Relativity Space Rocket Crafters Inc. interview how 3d printing is enabling pythomspace to build a private space transportation system 3d printing industry 898bda5

Хейли Эверетт

Хейли — технологический журналист в 3DPI и имеет опыт работы в публикациях B2B, посвященных производству, инструментам и велосипедному спорту. Писая новости и статьи, она проявляет большой интерес к новым технологиям, которые влияют на мир, в котором мы живем.


Источник