Stampa 3D per l'industria spaziale
Dal prototipo alla rampa di lancio - Far progredire le tecnologie innovative
Produzione additiva per la propulsione spaziale, parti di satelliti, motori di razzi e altro ancora
I veicoli spaziali e i satelliti hanno sempre fatto affidamento su tecnologie nuove e avanzate. Oggi è la stampa 3D ad aprire nuove opportunità di progettazione e produzione, anche per le parti più importanti. Un numero crescente di giovani aziende sta entrando nel settore spaziale, con la consapevolezza che la tecnologia di stampa 3D è in grado di soddisfare i severi requisiti dell'industria aerospaziale, pur rimanendo complessivamente efficiente dal punto di vista dei costi.
Concentrarsi su velocità ed efficienza
Soprattutto nel mercato in rapida crescita delle applicazioni spaziali commerciali, la capacità di realizzare prototipi e piccole produzioni in serie gioca un ruolo decisivo. Le parti aerospaziali sono spesso soggette a requisiti estremamente specifici per il cliente, che si adattano perfettamente alle possibilità offerte dalla produzione additiva.
La produzione additiva consente anche di utilizzare materiali personalizzati, come le leghe di rame, che sarebbero molto difficili e costosi da lavorare in modo convenzionale.
Ecco perché EOS è il partner giusto
Per i razzi satellitari, la maggior parte delle aziende cerca un processo produttivo basato sul metallo per produrre parti complesse o comunque difficili.
- EOS è un fornitore leader di sistemi e materiali per la solidificazione laser diretta dei metalli (DMLS), una tecnica di produzione basata sul letto di polvere per ottenere pezzi di altissima qualità, affidabili, riproducibili ed economici.
- L'industria si affida alle soluzioni EOS perché abbiamo la più grande base di installazione di stampanti 3D industriali.
- Le condizioni operative più difficili richiedono materiali eccellenti. EOS offre una selezione completa di materiali metallici per ottenere proprietà ottimali del prodotto, tra cui rame e titanio.
- Con l'ecosistema EOS, facciamo parte di una rete multistrato che aggrega competenze ed è in grado di implementare soluzioni produttive specifiche per il cliente lungo l'intera catena del valore, dall'idea, alla progettazione, alla produzione, alla post-elaborazione e al pezzo finito.
- La libertà di progettazione è sempre stata uno dei principi guida dell'AM, che consente di realizzare strutture e applicazioni impossibili da produrre con i processi produttivi tradizionali. La partnership tra EOS e Hyperganic porta questo approccio a un livello superiore per i componenti di propulsione spaziale.
Applicazioni chiave nello spazio
Storie di successo di EOS
Dati meteorologici, comunicazioni, sistemi di posizionamento globale, immagini e mappe globali: un numero crescente di servizi sfrutta i piccoli satelliti, o in alcuni casi ne è completamente dipendente. Per mettere in orbita questi microsatelliti sono necessari piccoli vettori. La domanda di mercato per questi lanciatori è in costante aumento. Negli ultimi anni, questa industria del "Nuovo Spazio" è fiorita rapidamente con molte start-up e aziende specializzate nello sviluppo. L'azienda che riuscirà a lanciare nello spazio il carico utile più grande con il motore più efficiente vincerà la gara.
La produzione additiva è l'approccio chiave per mantenere i costi bassi e un design ottimale del motore, ma funziona solo se il motore può essere stampato in 3D come un unico pezzo.
Stampa 3D di un motore a razzo
La stampa 3D offre vantaggi decisivi nella costruzione di motori a razzo. Inoltre, la funzionalità delle parti può essere completamente reimmaginata e reinventata: ad esempio, è possibile integrare canali di raffreddamento integrali in una camera di combustione o consolidare più parti in un unico progetto completo.
"Con il sostegno di EOS e AMCM, la start-up statunitense LAUNCHER sta lavorando per lanciare nello spazio carichi utili di piccole e medie dimensioni in modo più efficiente che mai. I risultati includono progetti di razzi nuovi e innovativi e il motore a razzo più grande al mondo mai prodotto in modo additivo in un unico pezzo".
Il motore si basa su un progetto di razzo standard, ma è stato ampliato con nervature interne per un raffreddamento ottimale. LAUNCHER è riuscita a costruire, testare e sviluppare ulteriormente questo nuovo progetto in modo rapido ed economico, interamente grazie alla stampa 3D.
Il motore a razzo stampato in 3D in un unico pezzo più grande del mondo
Gli ostacoli erano rappresentati dalle dimensioni dello spazio di costruzione e dalle difficili proprietà dei materiali. AMCM, società del gruppo EOS che offre macchine specializzate su misura per le esigenze dei clienti, ha accettato questa sfida.
"La camera di combustione, stampata in 3D da una lega di rame sulle macchine M4K di AMCM, è la più grande camera di combustione in un unico pezzo per motori a razzo a propellente liquido al mondo".
La camera è alta 86 cm (34 in), con un diametro dell'ugello di uscita di 41 cm (16 in).
Il booster ha recentemente vinto un premio di 1,5 milioni di dollari al Space Pitch Day dell'Aeronautica Militare statunitense, organizzato per accelerare il programma di sviluppo e di test del booster E-2. Sono già stati pianificati i primi test su larga scala.
L'animazione mostra la camera di combustione completa con parti prodotte in modo additivo e convenzionale.
"Tradizionalmente, la produzione di questo tipo di pezzi richiede milioni di dollari di investimenti in macchine personalizzate. Ora, con la stampa 3D è possibile stampare la camera di combustione, l'ugello e il collo in un unico pezzo. Grazie a questo progresso, il nostro lavoro è più facile che mai".
Max Haot | Fondatore | Lanciatore
Storia di successo di EOS
Testa di iniezione per i motori a razzo Ariane 6
ArianeGroup ha scelto la stampa 3D industriale per produrre un componente cruciale del motore del nuovo razzo Ariane 6, con l'obiettivo di consolidare le 248 parti originali e ridurre i costi unitari. In collaborazione con il team di EOS Additive Minds, ha analizzato i rischi, stimato i costi e ottimizzato il processo di produzione, compresa la progettazione del layout e la pianificazione dei flussi.
La collaborazione ha dato ottimi risultati:
- -2165 ore di riduzione del tempo di produzione
- -50 % di riduzione dei costi
- -247 parti singole ridotte a un unico pezzo
- integrazione funzionale
Guardate il video qui sotto per saperne di più.
"Il programma Ariane combina la nostra forza innovativa con l'esperienza di EOS. Insieme, ci stiamo preparando a produrre in modo additivo la testa di iniezione di un motore a razzo. I risultati sono impressionanti: un tempo di produzione significativamente ridotto e una riduzione dei costi del 50%".
Dr.-Ing. Steffen Beyer | Responsabile Tecnologia di Produzione - Materiali e Processi | ArianeGroup
