La stampa 3D aiuta il produttore di razzi a raggiungere gli obiettivi di integrazione verticale

Quando il razzo E-2 del Launcher è stato testato allo Stennis Space Center all'inizio di quest'anno, ha generato un'impressionante spinta di 10 tonnellate. Tutte le immagini: Launcher

In questi giorni i media sono pieni di storie di iniettori di carburante, serbatoi di propellente, ugelli di motori e innumerevoli altri esempi di componenti di razzi estremamente complessi, tutti destinati a portare i satelliti in orbita o le persone sulla Luna e oltre.

Tim Berry e il suo team hanno un ruolo in molte di queste storie. Berry è il capo della produzione presso Launcher, uno sviluppatore di veicoli di trasferimento missilistico e satellitare/piattaforme di carico utile ospitate.

Ad aprile, il motore a razzo liquido E-2 stampato in 3D dell'azienda di Hawthorne, California, ha generato l'impressionante cifra di 10 tonnellate di spinta (22.046 libbre), 288 ISP a livello del mare e il 97,5% di c* durante il suo primo lancio di prova allo Stennis Space Center della NASA. (L'impulso specifico, abbreviato ISP o Isp, e la velocità caratteristica, o c*, sono misure dell'efficienza del motore a razzo.)

Click " target="_blank">qui per guardare un video del test allo Stennis Space Center.

Inoltre, è previsto che il veicolo di trasferimento/piattaforma di carico ospitata Orbiter del Launcher, o rimorchiatore spaziale, raggiunga l'orbita entro la fine dell'anno a bordo del lancio di ride-sharing Falcon 9 Transporter-6 di SpaceX. La maggior parte del rimorchiatore è stampata in 3D.

Berry si considera uno dei più grandi fan della stampa 3D in metallo. Ma non ha nemmeno paura di cambiare marcia, se necessario, a favore di tecnologie di produzione più tradizionali e viceversa.

"Le parentesi, ad esempio, sono un gioco da ragazzi", ha detto. "Quindi, se abbiamo una capacità eccessiva nell'officina meccanica, potremmo inserirli in una delle stampanti 3D. Prendiamo decisioni come queste in base alla capacità disponibile e alla necessità di mantenere le nostre apparecchiature operative il più possibile.

"Avere questa capacità è una delle bellezze dell'integrazione verticale. Per questo motivo, esternalizziamo molto poco", ha affermato Berry.

L'area di lavorazione e fabbricazione del Launcher renderebbe invidiosi molti negozi. L'elenco delle attrezzature comprende torni CNC e manuali; Centri di lavoro a 3 e 5 assi; un mulino CNC a portale; Saldatrici TIG, MIG e orbitali per tubi; una linea di pulizia/rivestimento; attrezzature per la piegatura e la svasatura dei tubi; e il consueto assortimento di utensili manuali che si trova in qualsiasi struttura di lavorazione dei metalli.

La camera raffreddata ad ossigeno liquido del motore E-2 è stata stampata come un unico pezzo di una lega di rame su una stampante AMCM. Launcher ha stampato l'iniettore coassiale su una macchina Velo3D Sapphire.

L’azienda utilizza tutte queste attrezzature per unire componenti di razzi, costruire banchi di prova e attrezzature di assemblaggio, fabbricare linee di carburante e sistemi di scarico e rifinire un gran numero di componenti metallici stampati in 3D.

"Disponiamo anche di un elettroerosione a filo che utilizziamo per realizzare le parti, ma la maggior parte del tempo viene dedicato alla rimozione delle parti stampate in 3D dalle piastre di costruzione", ha aggiunto Berry.

Berry stima che il 70% dell'hardware di Launcher venga prima stampato su una delle sue tre macchine per fusione laser a letto di polvere (LPBF). C'è un paio di sistemi di stampa 3D Sapphire di Velo3D. Uno è dedicato alla costruzione di componenti e pezzi della turbopompa Inconel 718 per il rimorchiatore spaziale Orbiter, mentre l'altro "fa girare" i serbatoi di propellente in titanio 24 ore su 24.

"Ogni nove build, stampiamo una struttura di spinta che sostiene il motore", ha aggiunto.

La terza stampante di Launcher, una EOS M300, è un punto di svolta. Produce alternativamente parti in titanio, alluminio e rame e potrebbe essere utilizzato nel prossimo futuro per stampare alcuni dei metalli refrattari meno costosi e le leghe di alluminio ad alta resistenza.

È prevista l'arrivo a breve di una quarta stampante LPBF. Si tratta di un sistema LPBF di grande formato (450 x 450 x 1.000 mm) chiamato M4K costruito dalla filiale del gruppo EOS, AMCM GmbH.

"Il CEO e fondatore della nostra azienda, Max Haot, è stato l'ispirazione per l'M4K", ha affermato Berry. "Non voleva adottare lo stesso approccio degli altri costruttori di motori, ovvero stampare una serie di componenti più piccoli e poi saldarli o imbullonarli insieme. Max e il nostro capo progettista, Igor Nikishchenko, volevano una struttura monolitica per una maggiore semplicità, forza e affidabilità, per questo ha collaborato con EOS per sviluppare una macchina personalizzata per grandi formati."