Động cơ tên lửa trong tương lai có thể in 3D ở quy mô lớn

Ngày tạo: 15/09/2020 3:34:24 CH

Là một phần của chương trình Artemis, NASA đang đưa các phi hành gia trở lại Mặt trăng, nơi chúng ta sẽ chuẩn bị cho hành trình khám phá sao Hỏa của con người. Các chuyên gia từ NASA, ngành công nghiệp và viện hàn lâm là những phương pháp tiên phong để in các bộ phận tên lửa có thể cung cấp năng lượng cho các hành trình đó.

Dự án Công nghệ đẩy sản xuất và phân tích nhanh của NASA, hay RAMPT, đang thúc đẩy phát triển kỹ thuật sản xuất phụ gia cho các bộ phận động cơ tên lửa in 3D bằng cách sử dụng bột kim loại và tia laser. Phương pháp, được gọi là lắng đọng năng lượng định hướng bằng bột thổi, có thể giảm chi phí và thời gian sản xuất các bộ phận động cơ lớn, phức tạp như vòi phun và buồng đốt. Những phát triển trước đây trong sản xuất phụ gia không có khả năng quy mô lớn mà công nghệ mới nổi này cung cấp.

Drew Hope, người quản lý Chương trình phát triển thay đổi trò chơi của NASA, cho biết: “Tiến bộ công nghệ này rất quan trọng vì nó cho phép chúng tôi sản xuất các bộ phận động cơ tên lửa khó và đắt tiền nhất với mức giá thấp hơn so với trước đây”. "Hơn nữa, nó sẽ cho phép các công ty trong và ngoài ngành hàng không vũ trụ làm điều tương tự và áp dụng công nghệ sản xuất này cho các ngành y tế, giao thông vận tải và cơ sở hạ tầng."

Phương pháp in đưa bột kim loại vào một vũng kim loại nóng chảy được gia nhiệt bằng tia laze, hay còn gọi là bể nóng chảy. Đầu phun bột thổi và quang học laser được tích hợp vào một đầu in. Đầu in này được gắn vào rô bốt và di chuyển theo một mẫu được xác định bởi máy tính xây dựng từng lớp một. Phương pháp chế tạo có nhiều ưu điểm, bao gồm khả năng tạo ra các mảnh rất lớn - chỉ giới hạn bởi kích thước của căn phòng mà chúng được tạo ra. Nó cũng có thể được sử dụng để in các bộ phận rất phức tạp, bao gồm cả vòi phun động cơ với các kênh làm mát bên trong. Các vòi phun của động cơ tên lửa có chứa các kênh làm mát bên trong chạy chất đẩy đông lạnh qua các kênh để giúp giữ cho vòi phun ở nhiệt độ an toàn.

Paul Gradl, đồng điều tra viên chính của RAMPT tại Trung tâm Chuyến bay Vũ trụ Marshall của NASA ở Huntsville, Alabama, cho biết: “Đó là một quá trình đầy thử thách để sản xuất các vòi phun theo cách truyền thống và có thể mất một thời gian rất dài”. chúng tôi tạo ra các thành phần quy mô rất lớn với các tính năng phức tạp bên trong mà trước đây không thể thực hiện được. Chúng tôi có thể giảm đáng kể thời gian và chi phí liên quan đến việc chế tạo các đầu phun làm mát bằng kênh và các thành phần tên lửa quan trọng khác. "

Nhóm RAMPT gần đây đã sử dụng kỹ thuật này để sản xuất một trong những vòi phun lớn nhất mà NASA đã in, có đường kính 40 inch và cao 38 inch, với các kênh làm mát tích hợp đầy đủ. Vòi phun này được chế tạo trong thời gian kỷ lục - chỉ 30 ngày so với gần một năm sử dụng phương pháp hàn truyền thống - và việc hoàn thành diễn ra sớm hơn dự kiến một năm do công nghệ tiến bộ nhanh chóng.

Thành công của dự án RAMPT đã thu hút sự chú ý của nhóm tên lửa đẩy Hệ thống Phóng vào Không gian của NASA, hay SLS. NASA’s SLS, cùng với tàu vũ trụ Orion, là xương sống cho các kế hoạch khám phá không gian sâu của chúng tôi, bao gồm đưa người phụ nữ đầu tiên và người đàn ông tiếp theo lên Mặt trăng vào năm 2024 và thiết lập hoạt động khám phá bền vững vào cuối thập kỷ này. Chương trình SLS đang đầu tư vào quy trình chế tạo lắng đọng năng lượng định hướng bằng bột thổi của RAMPT với mục tiêu chứng nhận quy trình này cho chuyến bay vũ trụ. Cùng với RAMPT, nhóm nghiên cứu đang sử dụng kỹ thuật để xây dựng và đánh giá một vòi phun làm mát bằng kênh có đường kính lên đến 5 feet và cao gần 7 feet.

Johnny Heflin, Giám đốc Văn phòng Động cơ lỏng của Chương trình SLS cho biết: “Sản xuất vòi phun tường kênh và các thành phần khác bằng cách sử dụng loại sản xuất phụ gia mới này sẽ cho phép chúng tôi sản xuất động cơ SLS ở quy mô yêu cầu với lịch trình giảm và chi phí giảm”.

Vòi phun động cơ tên lửa in 3D và hai người đàn ông đang nhìn chúng
Sự lắng đọng năng lượng định hướng bằng bột thổi có thể tạo ra các cấu trúc lớn - chẳng hạn như các vòi phun động cơ này - rẻ hơn và nhanh hơn so với các kỹ thuật chế tạo truyền thống.
Tín dụng: NASA
Thông qua một loạt các bài kiểm tra lửa nóng nghiêm ngặt, các kỹ sư sẽ đưa một phiên bản phụ của vòi phun vào cùng nhiệt độ đốt 6.000 độ và áp suất duy trì mà nó phải đối mặt trong quá trình phóng để chứng minh độ bền và hiệu suất của công nghệ lắng đọng năng lượng định hướng mới.

Quan hệ đối tác công tư

Trong khi NASA đang dẫn đầu cuộc thám hiểm phát triển công nghệ, quan hệ đối tác với các học viện và ngành công nghiệp đóng một vai trò quan trọng. Thông qua thỏa thuận với Đại học Auburn ở Alabama, RAMPT hợp tác với các công ty sản xuất đặc biệt đã nâng cao "trình độ nghệ thuật" để hỗ trợ công việc của họ và làm cho các công nghệ do nhóm này phát triển có thể được cung cấp rộng rãi cho khu vực tư nhân. Các quan hệ đối tác công tư này cũng tăng thêm giá trị cho các sứ mệnh của NASA, vì các đối tác chia sẻ một số chi phí phát triển.

Các khoản đầu tư của NASA vào công nghệ chế tạo lắng đọng năng lượng trực tiếp dạng bột thổi và phát triển vật liệu sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc thực hiện các sứ mệnh thăm dò đầy tham vọng nhất của cơ quan. Công nghệ này cũng có thể đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp khác, bao gồm cả lĩnh vực thương mại, giúp làm cho thế giới trở nên tốt đẹp hơn mỗi lần in.

Dự án RAMPT được tài trợ bởi chương trình Phát triển Thay đổi Trò chơi của NASA trong Ban Giám đốc Sứ mệnh Công nghệ Không gian. RAMPT bao gồm các đối tác từ khắp cơ quan, bao gồm Trung tâm Nghiên cứu Glenn của NASA ở Cleveland, Trung tâm Nghiên cứu Ames của NASA ở Thung lũng Silicon, California, ngành công nghiệp và học viện.

Nguồn: nasa

Tags: artec eva artec scanner artec 3d scanner artec spider artec eva 3d scanner artec 3d scanner price artec eva price artec eva scanner artec spider scanner artec eva 3d artec eva 3d scanner price artec 3d spider artec spider 3d scanner price máy quét artec máy quét 3d cầm tay máy quét 3D máy scan mini artec máy scan artec máy scan cầm tay máy scan 3d