La Nasa e la tecnologia di stampa 3d metal Laser Wire Direct Closeout LWDC

Gli ingegneri del Marshall Space Flight Center della NASA di Huntsville, in Alabama, hanno sviluppato e testato una nuova tecnica di produzione additiva chiamata Laser Wire Direct Closeout (LWDC). Il metodo di stampa 3D può essere utilizzato per produrre ugelli per motori a razzo a costi ridotti in un tempo più breve.

Potresti non possedere mai il tipo di attrezzatura di produzione additiva utilizzata dalla NASA, ma gli sforzi di stampa 3D dell’organizzazione spaziale rimangono tra i più affascinanti del mondo. Abbiamo tenuto d’occhio i suoi motori a razzo RS-25 parzialmente stampati in 3D per lo Space Launch System, mentre i suoi progetti di stampa 3D più esterni sono spesso ugualmente interessanti.

Questa settimana, gli ingegneri del Marshall Space Flight Center della NASA hanno rivelato lo sviluppo di un processo di produzione additivo completamente nuovo. Si chiama Laser Wire Direct Closeout e può essere utilizzato per fabbricare ugelli per motori a razzo stampati in 3D, sia più veloci che più economici rispetto alle altre tecnologie di produzione additiva di metalli.

Come suggerisce il nome, LWDC non è un processo di produzione additivo per letti in polvere. Piuttosto, la tecnica di stampa 3D utilizza un processo di deposizione di filo diretto di energia a forma libera per fabbricare parti metalliche complesse. La tecnica è già stata brevettata dalla NASA ed è presumibilmente in grado di abbreviare i tempi di fabbricazione da mesi a poche settimane.

Secondo gli ingegneri della NASA, il processo di stampa 3D è progettato per “chiudere” con precisione i canali del refrigerante dell’ugello stampato. Questi canali contengono il fluido refrigerante ad alta pressione che protegge le pareti estremamente sottili di un ugello da temperature molto elevate.

Il tipo di ugelli del motore a razzo utilizzato dalla NASA è attivamente raffreddato, o “rigenerato”, il che significa che una serie di canali sono fabbricati all’interno dell’ugello, e il propellente successivamente utilizzato nel ciclo di combustione viene instradato attraverso l’ugello per raffreddare adeguatamente le sue pareti. Questi canali, tuttavia, devono essere chiusi, sigillati, per contenere il refrigerante ad alta pressione.

Il nuovo processo di stampa 3D della LWDC della NASA sigilla efficacemente i canali del refrigerante e forma una “giacca” di supporto in posizione, reagendo ai carichi strutturali durante il funzionamento del motore.

“La nostra motivazione alla base di questa tecnologia era quella di sviluppare un processo robusto che elimina diversi passaggi nel processo di produzione tradizionale”, ha affermato Paul Gradl, un ingegnere specializzato nella propulsione di Marshall, nella sezione Sviluppo componenti e tecnologia di Marshall. “Il processo di produzione è ulteriormente complicato dal fatto che la parete calda dell’ugello è solo lo spessore di alcuni fogli di carta e deve resistere a temperature e sollecitazioni elevate durante il funzionamento.”

La tecnologia di stampa 3D è già stata utilizzata da Keystone Synergistic di Port St. Lucie, in Florida, che ha utilizzato LWDC per realizzare e testare un ugello a sé stante. L’ugello del motore a razzo stampato in 3D è stato testato a caldo al Marshall Space Flight Center per poco più di 1.040 secondi.

Come parte della stessa ricerca, la NASA ha anche sviluppato un processo di fresatura a getto d’acqua abrasivo e un secondo processo di stampa 3D che produce un rivestimento a forma quasi di rete per contenere i canali laminati a getto.

Tutte le nuove tecnologie sono state sviluppate attraverso il programma di ricerca sull’innovazione delle piccole imprese della NASA, aiutando le piccole imprese a beneficiare delle vaste capacità tecnologiche della NASA.

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