Impresión 3D para la industria espacial
Del prototipo a la plataforma de lanzamiento: el avance de las tecnologías innovadoras
Fabricación aditiva para propulsión espacial, piezas de satélites, motores de cohetes y más
Las naves espaciales y los satélites siempre han dependido de tecnologías nuevas y avanzadas. Hoy en día, es la impresión 3D la que está abriendo nuevas oportunidades de diseño y fabricación, incluso para las piezas más relevantes. Cada vez son más las empresas jóvenes que entran en la industria espacial, armadas con el conocimiento de que la tecnología de impresión 3D es capaz de satisfacer los estrictos requisitos de la industria aeroespacial sin dejar de ser rentable en general.
Velocidad y eficacia
Especialmente en el mercado en rápido crecimiento de las aplicaciones espaciales comerciales, la capacidad de fabricar prototipos y pequeñas producciones en serie desempeña un papel decisivo. Las piezas aeroespaciales suelen responder a requisitos muy específicos de los clientes, lo que encaja a la perfección con las posibilidades que ofrece la fabricación aditiva.
La fabricación aditiva también permite utilizar materiales a medida, como aleaciones de cobre, que serían muy difíciles y costosas de procesar de forma convencional.
Por eso EOS es el socio adecuado
Para los cohetes de los satélites, la mayoría de las empresas buscan un proceso de fabricación basado en el metal para producir piezas complejas o difíciles.
- EOS es uno de los principales proveedores de sistemas y materiales para la solidificación directa de metales por láser (DMLS), una técnica de fabricación basada en lecho de polvo que permite obtener piezas de la máxima calidad, fiables, reproducibles y rentables.
- La industria confía en las soluciones EOS porque contamos con la mayor base de instalaciones de impresoras 3D industriales.
- Las exigentes condiciones de funcionamiento requieren materiales excelentes. EOS ofrece una amplia selección de materiales metálicos para optimizar las propiedades de los productos, incluidos el cobre y el titanio.
- Con el ecosistema EOS, formamos parte de una red multicapa que agrega competencias y es capaz de implantar soluciones de fabricación específicas para el cliente a lo largo de toda la cadena de valor, desde la idea, el diseño, la producción, el postprocesado y la pieza acabada.
- La libertad de diseño ha sido siempre uno de los principios rectores de la AM, que ha permitido crear estructuras y aplicaciones de piezas imposibles de fabricar con los procesos de producción tradicionales. La asociación entre EOS e Hyperganic lleva ahora este enfoque al siguiente nivel para componentes de propulsión espacial.
Aplicaciones clave en el espacio
Casos de éxito de EOS
Datos meteorológicos, comunicaciones, sistemas de posicionamiento global, imágenes y mapas mundiales: cada vez son más los servicios que aprovechan los pequeños satélites o que, en algunos casos, dependen completamente de ellos. Para poner en órbita estos microsatélites se necesitan pequeños lanzadores. La demanda de estos lanzadores no deja de aumentar. En los últimos años, esta industria del "Nuevo Espacio" ha florecido rápidamente con muchas empresas de nueva creación y especializadas en su desarrollo. La empresa que consiga lanzar al espacio la mayor carga útil con el motor más eficiente ganará la carrera.
La fabricación aditiva es el método clave para mantener bajos los costes sin renunciar a un diseño óptimo del motor, pero esto sólo funciona si el motor puede imprimirse en 3D como una sola pieza.
Impresión en 3D de un motor de cohete
La impresión 3D ofrece ventajas decisivas a la hora de construir motores para cohetes. Además, la funcionalidad de las piezas se puede reimaginar y reinventar por completo: por ejemplo, se pueden integrar canales de refrigeración integrales en una cámara de combustión o consolidar varias piezas en un único diseño todo en uno.
"Con el apoyo de EOS y AMCM, la empresa de nueva creación estadounidense LAUNCHER trabaja en el lanzamiento al espacio de cargas útiles de tamaño pequeño y mediano de forma más eficiente que nunca. Los resultados incluyen diseños de cohetes novedosos e innovadores - y el motor de cohete más grande del mundo que jamás se haya fabricado aditivamente en una sola pieza."
El motor se basa en un diseño de cohete estándar, pero se ha ampliado con nervaduras internas para una refrigeración óptima. LAUNCHER construyó, probó y siguió desarrollando con éxito este nuevo diseño de forma rápida y rentable, íntegramente gracias a la impresión 3D.
El motor cohete impreso en 3D de una sola pieza más grande del mundo
Los obstáculos eran, entre otros, el tamaño del espacio de construcción y las difíciles propiedades del material. AMCM, una empresa del grupo EOS que ofrece máquinas especializadas adaptadas a las necesidades del cliente, aceptó este reto.
"La cámara de combustión, impresa en 3D a partir de una aleación de cobre en las máquinas M4K de AMCM, es la mayor cámara de combustión de una sola pieza para motores de cohetes líquidos del mundo".
La cámara tiene una altura de 86 cm y un diámetro de la tobera de salida de 41 cm.
El propulsor ganó recientemente un premio de 1,5 millones de dólares en el US Air Force Space Pitch Day, celebrado para acelerar el programa de desarrollo y pruebas del propulsor E-2. Ya se han planificado los primeros ensayos a gran escala.
La animación muestra la cámara de combustión completa con piezas de fabricación aditiva y convencional.
"Tradicionalmente, la fabricación de este tipo de piezas requiere millones de dólares de inversión en máquinas a medida. Ahora, con la impresión 3D existe la opción de imprimir la cámara de combustión, la boquilla y el cuello combinados en una sola pieza. Gracias a este avance, nuestro trabajo es más fácil que nunca".
Max Haot | Fundador | Lanzador
Éxito de EOS
Cabezal de inyección para motores de cohetes Ariane 6
ArianeGroup eligió la impresión 3D industrial para producir un componente crucial del motor de su nuevo cohete propulsor Ariane 6, con el objetivo de consolidar las 248 piezas originales y reducir los costes unitarios. En colaboración con el equipo de EOS Additive Minds, analizaron los riesgos, estimaron los costes y optimizaron el proceso de producción, incluido el diseño de la disposición y la planificación del flujo.
La colaboración dio muy buenos resultados:
- -2165 horas de reducción del tiempo de producción
- -50 % de reducción de costes
- -247 piezas individuales reducidas a una sola pieza
- integración funcional
Vea el siguiente vídeo para obtener más información.
"El programa Ariane combina nuestra fuerza innovadora con la experiencia de EOS. Juntos estamos preparando la fabricación aditiva de la cabeza de inyección de un motor cohete. Los resultados son impresionantes: un tiempo de producción significativamente menor y una reducción de costes del 50 %."
Dr.-Ing. Steffen Beyer | Jefe de Tecnología de Producción - Materiales y Procesos | ArianeGroup
