Fabrisonic , uno specialista in AM a stato solido, ha collaborato ancora una volta con Luna Innovations, un produttore di tecnologie mediche, di telecomunicazione, energetiche e di difesa, per mostrare il potenziale del suo processo UAM (Ultrasonic Additive Manufacturing). In questo particolare progetto, i partner sono stati arruolati dalla NASA per raccogliere dati dai tubi criogenici del carburante per i banchi prova dei razzi.
Il processo UAM allo stato solido di Fabrisonic è unico in quanto può essere utilizzato per incapsulare sensori, fibre e fili in un substrato metallico. L’azienda ha dimostrato questa capacità più volte incorporando microfoni, termocoppie, sensori di ispezione a ultrasuoni e altro ancora in componenti in metallo solido per una vasta gamma di applicazioni.
Secondo l’azienda, ci sono molti vantaggi nell’incorporare un sensore direttamente nel metallo, incluso consentire al sensore di funzionare in ambienti più difficili, posizionare il sensore esattamente dove è necessario e consentire tempi di funzionamento più lunghi rispetto ai più tradizionali adesivi per sensori.
Fabrisonic e Luna Innovations sono stati incaricati dalla NASA di raccogliere dati preziosi dall’interno delle tubazioni del carburante criogenico, al fine di consentire alla NASA di comprendere i gradienti di pressione e temperatura all’interno delle tubazioni del carburante più vicino all’articolo di prova, il che potrebbe fornire maggiori informazioni su come si comporta un motore .
Prima di utilizzare il processo UAM, la NASA ha raccolto i dati montando i sensori all’esterno delle tubazioni utilizzando gomiti e porte. Questo approccio era limitato nella sua efficacia nella raccolta di dati, quindi l’agenzia spaziale voleva trovare un modo più accurato e diretto per raccogliere informazioni.
Il processo UAM di Fabrisonic è stato in grado di stampare sensori 3D direttamente nella parete del tubo del carburante, il che ha fornito letture più precise e accurate dei gradienti termici e di pressione. Luna Innovations ha fornito i sensori per il progetto. Tutti i sensori erano basati su fibra ottica perché sono i più piccoli e hanno il minor impatto sulla struttura del tubo. In termini di raccolta dei dati, i sensori in fibra ottica hanno anche il vantaggio di raccogliere dati dall’intera lunghezza della fibra all’interno del tubo.
È interessante notare che Fabrisonic ha stampato in 3D solo una piccola parte del tubo, in cui erano incorporati i sensori. Il team ha iniziato con una struttura di tubi esistente e utilizzando la tecnologia di fresatura per creare una pista di atterraggio per i sensori integrati. Secondo Fabrisonic è stata tagliata una “piccola scanalatura” per localizzare positivamente ciascuna fibra e le fibre sono state inserite a mano. Una volta posizionate le fibre, Fabrisonic ha utilizzato il suo processo UAM per stampare materiale metallico sulla pista di atterraggio fino a quando non è stato ricostruito il diametro esterno originale del tubo. Il materiale stampato in eccesso è stato quindi rimosso mediante fresatura CNC.
Nei test, il tubo incorporato nel sensore ha funzionato bene. Il team ha sottoposto il tubo a varie temperature e pressioni per calibrare il sensore, incluso il posizionamento del tubo in acqua bollente e il riempimento con azoto liquido per imitare l’effetto del combustibile criogenico. Secondo quanto riferito, i sensori hanno raccolto dati accurati durante questi test.
In futuro, i partner stamperanno in 3D una sezione di tubo più grande con sensori integrati da testare presso lo Stennis Space Center della NASA.