Esplorare l'AM nello spazio: Approfondimenti degli esperti nel Podcast Additive Snack

5 settembre 2024 | Tempo di lettura: 10 min.

In questo episodio dell'Additive Snack Podcast, il conduttore Fabian Alefeld e i suoi ospiti vi porteranno dove nessun uomo è mai giunto prima: un'affascinante discussione con alcune delle menti più brillanti dei settori della produzione additiva (AM) e dell'esplorazione spaziale.

Con lui c'erano... 

Paul Gradl, ingegnere principale della NASA
Eliana Fu, responsabile di settore per il settore aerospaziale e medico di TRUMPF
Myles Keefer, responsabile della produzione additiva presso Rocket Lab.
Advenit Makaya, ingegnere di produzione avanzata presso il Centro europeo di ricerca e tecnologia spaziale dell'Agenzia spaziale europea.

Lo stato attuale e i successi della AM nello spazio
Myles Keefer ha aperto il dialogo fornendo una panoramica dello stato attuale della stampa 3D industriale nello spazio. Keefer ha sottolineato come l'AM sia fondamentale per l'industria spaziale, soprattutto grazie a tecnologie come la fusione laser a letto di polvere e la deposizione a energia diretta (DED).

Queste tecnologie accelerano il processo iterativo, consentendo alle aziende di prototipare e testare rapidamente i componenti, una necessità data l'alta posta in gioco e la natura costosa dell'esplorazione spaziale. Keefer ha anche sottolineato che lo spostamento del settore verso il consolidamento dei pezzi e la libertà geometrica dimostra l'impareggiabile potenziale dell'AM nel ridurre le complessità della catena di fornitura.

Eliana Fu ha ulteriormente approfondito l'argomento portando la sua vasta esperienza in diverse organizzazioni spaziali. Ha sottolineato come parti piccole come i propulsori dei satelliti e strutture complesse come le parti dei motori vengano ora prodotte di routine con processi basati sul laser.

Le strutture di grandi dimensioni che non possono essere inserite nelle tradizionali macchine a letto di polvere vengono ora affrontate con tecniche come la fabbricazione additiva ad arco di filo (WAAM) e il DED.

I progressi dei materiali AM
Una parte significativa dell'episodio si è concentrata sulle innovazioni nei materiali per la AM. 

Paul Gradl ha condiviso il suo entusiasmo per i nuovi materiali sviluppati appositamente per l'AM, andando oltre i materiali tradizionali come l'alluminio e il titanio. Ha sottolineato l'uso da parte della NASA di materiali sviluppati su misura come GRX-810 e NASA-HR-1, che mostrano prestazioni superiori in ambienti estremi. Questi materiali, progettati per alte pressioni, temperature e ambienti chimici difficili, sono fondamentali per il futuro delle missioni spaziali.

Eliana Fu ha aggiunto che le sfide storiche con materiali come il C103, che erano costosi e ingombranti da lavorare tradizionalmente, sono ora risolte grazie all'AM. Inoltre, varianti di alluminio ad alta resistenza e alluminuri di titanio gamma sono ora stampabili, consentendo nuove possibilità di progettazione e applicazione.

Advenit Makaya ha parlato della prospettiva europea e di come l'Europa stia recuperando terreno in termini di innovazione AM. Ha sottolineato che lo sviluppo in corso dell'ingegneria computazionale integrata dei materiali (ICME) e degli strumenti di apprendimento automatico offre possibilità senza precedenti per la scienza dei materiali, consentendo la creazione di leghe completamente nuove e personalizzate per i requisiti specifici dell'esplorazione spaziale.

Sfide e prospettive dell'AM per lo spazio
Nonostante i progressi, l'industria deve ancora affrontare sfide significative. Secondo Paul Gradl, le fasi di post-elaborazione rimangono un collo di bottiglia. Mentre la costruzione dei pezzi può essere rapida, i processi successivi come il depowdering, la lavorazione a scarica elettrica (EDM) e i trattamenti termici possono ritardare il ciclo di produzione complessivo. È qui che l'industria ha bisogno di ulteriori innovazioni e miglioramenti dell'efficienza.

Inoltre, è fondamentale garantire la sicurezza e l'affidabilità di questi componenti di nuova concezione. Gradl ha sottolineato l'importanza di comprendere a fondo il processo AM, dalle simulazioni termiche all'analisi di sensibilità, per garantire che i pezzi siano di alta qualità e sicuri. Questa comprensione è necessaria per promuovere la fiducia delle parti interessate, che potrebbero ancora affidarsi alla produzione tradizionale per i componenti critici.

Myles Keefer ha parlato delle prospettive del settore dal punto di vista dei produttori. Al Rocket Lab, l'attenzione è rivolta alla massimizzazione dell'utilizzo delle macchine per rispettare i tempi di lancio accelerati. Keefer ha sottolineato la necessità di un equilibrio tra sviluppo iterativo e produzione efficiente per tenere il passo con la rapida espansione dell'industria spaziale.

Sforzi di collaborazione e creazione di un ecosistema
La discussione ha anche sottolineato l'importanza della collaborazione all'interno della comunità AM. Gli esperti hanno convenuto che un approccio cooperativo potrebbe favorire la standardizzazione e la condivisione delle migliori pratiche. Paul Gradl ha sottolineato come la comunità dell'additivo sia particolarmente collaborativa rispetto ad altri settori. Le conferenze e i workshop sono punti di contatto fondamentali in cui i leader del settore e i ricercatori possono scambiarsi idee e soluzioni.

Eliana Fu ha elogiato i comitati di collaborazione come ASTM F42 e SAE, che lavorano alla creazione di processi standardizzati per l'AM, come quelli disponibili per i materiali tradizionali. Questo sforzo è fondamentale per rendere l'AM un processo di produzione mainstream, affidabile per le applicazioni critiche.

Ispirare la prossima generazione
Nessuna conversazione sul futuro di un'industria è completa senza parlare di formazione e sensibilizzazione della comunità. Paul Gradl ha sottolineato l'impegno della NASA nell'ispirare la prossima generazione di ingegneri e scienziati attraverso programmi educativi ed esperienze pratiche. Coinvolgere gli studenti dalle elementari all'università in progetti legati all'AM può aprire la strada a future innovazioni e garantire una forza lavoro qualificata pronta ad affrontare le sfide di domani.

Conclusione
L'episodio sull'AM nello spazio è una testimonianza dell'incredibile percorso intrapreso dalla tecnologia e del suo potenziale futuro. Dall'innovazione dei materiali all'ottimizzazione dei processi e agli sforzi di collaborazione, il campo dell'AM nello spazio è pronto per una crescita e un progresso significativi. Promuovendo la formazione e mantenendo uno spirito collaborativo, l'industria può superare le sfide esistenti e continuare a spingersi oltre i confini del possibile.

Per approfondire questi aspetti, ascoltate l'intero episodio dell'Additive Snack Podcast. Restate sintonizzati per altre coinvolgenti discussioni con i leader del settore che stanno plasmando il futuro dell'AM e dell'esplorazione spaziale.

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Paul Gradl
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Eliana Fu
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Myles Keefer
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