E inVece la US Air Force punta sui materiali ceramici stampabili in 3d

L’US Air Force sta testando i materiali prodotti attraverso la produzione di additivi ceramici per far avanzare il loro potenziale uso futuro in veicoli di volo ipersonici.

Gli scienziati del dipartimento di ricerca aerospaziale aeronautica hanno recentemente stipulato un accordo di ricerca e sviluppo e di trasferimento materiale con i laboratori HRL per testare materiali in silicio ossicarburo (SiOC) additivati. La complessità geometrica dei componenti che possono essere prodotti attraverso la produzione additiva in combinazione con la natura refrattaria della ceramica offre un enorme potenziale per una varietà di applicazioni future dell’Air Force. Una di queste possibili applicazioni è il volo ipersonico, che espone i materiali ad ambienti estremi, comprese le alte temperature.

Il potenziale dei materiali prodotti da HRL per le esigenti applicazioni dell’aeronautica è diventato evidente mentre gli scienziati della direzione dei sistemi aerospaziali erano alla ricerca di nuovi scudi di radiazioni per termocoppie. I materiali di SiOC sono stati prodotti attraverso un processo di produzione additivo utilizzando una resina pre-ceramica. Dopo la fabbricazione delle parti, la resina pre-ceramica è stata trattata termicamente per convertire il componente in uno stato completamente ceramico. Gli scienziati dell’AFRL si sono interessati al nuovo processo di HRL sfruttando le capacità di stampa 3D in 3D e la chimica della resina pre-ceramica, nonché le possibili prestazioni dei materiali finali di SiOC alle alte temperature.

“Se un materiale può resistere a quelle temperature – circa 3.200 gradi Fahrenheit – potrebbe essere usato per componenti di motori di aerei ipersonici come montanti o portafiamme”, ha detto Jamie Szmodis, un ingegnere di ricerca ipersonico con la direzione dei sistemi aerospaziali.

Il volo ipersonico è un’area di studio avvincente per l’industria aerospaziale statunitense e internazionale. Gli attuali aerei volano a velocità supersoniche, oltre 768 miglia orarie, o MACH 1. Se raggiunta, la battaglia ipersonica, ovvero velocità superiori a Mach 5, consentirebbe tempi di risposta militari molto più rapidi, armi più avanzate e tempi di viaggio drasticamente ridotti per i militari e settori commerciali con velocità oltre 4.000 miglia all’ora.

La direzione ha ricevuto 5 scudi di radiazione a termocoppia e 15 cilindri campione prodotti dalla resina di SiOC. Una relazione finale dei risultati è stata completata a marzo e consegnata all’HRL. Nel corso del loro studio collaborativo, AFRL e HRL hanno spinto le componenti prodotte in modo additivo ben oltre la loro dotazione progettuale. I dati emersi da questo test estremo hanno fornito ai partner preziose informazioni attualmente utilizzate per guidare la produzione di ceramiche prodotte in serie di nuova generazione. Queste raccomandazioni e ulteriori progressi di HRL hanno il potenziale per produrre materiali in grado di soddisfare i requisiti ipersonici.

“Il test estremo della temperatura eseguito da AFRL ha rivelato i limiti del nostro nuovo materiale e ci ha sfidato a migliorarlo”, ha dichiarato il dottor Tobias Schaedler, uno scienziato senior dell’HRL.

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