NASA phát triển các bộ phận động cơ tên lửa in 3D có thể cung cấp năng lượng cho sứ mệnh mặt trăng Artemis
Ngày tạo: 07/10/2020 11:04:56 SANASA đã phát triển các thành phần động cơ tên lửa in 3D có thể được sử dụng như một phần của dự án Artemis để đưa các phi hành gia trở lại Mặt trăng và chuẩn bị cho một sứ mệnh tương lai lên Sao Hỏa.
Thông qua dự án Công nghệ Lực đẩy Chế tạo và Phân tích Nhanh (RAMPT), NASA đã tối ưu hóa kỹ thuật Lắng đọng Năng lượng Định hướng (DED) dạng bột thổi để chế tạo một số bộ phận định dạng lớn. Quy trình in tiên tiến đã cho phép NASA giảm đáng kể thời gian và chi phí sản xuất các thành phần động cơ phức tạp như vòi phun và buồng đốt.
Drew Hope, Giám đốc Chương trình Phát triển Thay đổi Trò chơi của NASA, cho biết: “Sự tiến bộ công nghệ này cho phép chúng tôi sản xuất các bộ phận động cơ tên lửa khó và đắt 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”.
Quy trình in 3D dựa trên DED nâng cao của NASA
NASA đã thiết lập chương trình RAMPT của mình để phát triển các công nghệ sản xuất mới, với mục đích tổng thể là tăng quy mô và hiệu suất của các cụm buồng đẩy. Hiện tại, buồng tên lửa cần thời gian sản xuất lâu nhất, đắt nhất và là bộ phận nặng nhất trong số những bộ phận cấu thành hệ thống động cơ tên lửa của NASA.
Làm việc với chính phủ và các đối tác trong ngành, RAMPT không chỉ giảm chi phí của động cơ mà còn phát triển một chuỗi cung ứng đặc biệt tích hợp cho vật liệu, phần cứng và thử nghiệm.
Ví dụ, hợp tác với Đại học Auburn , RAMPT đang phát triển công nghệ in 3D thương mại cùng với một số công ty sản xuất. Những quan hệ đối tác như vậy không chỉ cho phép RAMPT chia sẻ chi phí liên quan đến phát triển mà còn để tối ưu hóa sản xuất phụ gia tiên tiến để sử dụng trong các ngành công nghiệp khác.
Gần đây, RAMPT đã đạt được những bước tiến đáng kể trong việc phát triển kỹ thuật in 3D DED nâng cao, cho phép nó tạo ra nhiều bộ phận tên lửa. Phương pháp in hoạt động bằng cách bơm bột kim loại vào một nhóm kim loại nóng chảy được gia nhiệt bằng laser (hoặc nhóm nóng chảy của nó). Sau đó, một đầu in, bao gồm một vòi phun bột thổi và quang học laser, được gắn vào một robot, tạo ra các thành phần theo quy trình từng lớp.
Tận dụng công nghệ mới nổi, các nhà khoa học NASA đã có thể chế tạo các mảnh lớn hơn nhiều so với trước đây có thể, chúng chỉ bị giới hạn bởi kích thước của căn phòng mà chúng được tạo ra. Quy trình DED mới cũng được chứng minh có khả năng tạo ra các bộ phận phức tạp cao như vòi phun động cơ với các kênh làm mát bên trong.
Tận dụng kỹ thuật in 3D dựa trên DED mới của mình, NASA đã có thể sản xuất các vòi phun (trong hình) nhanh hơn và tiết kiệm chi phí hơn trước.
Vòi phun động cơ tên lửa có các kênh làm mát bên trong là một lợi thế, vì chúng có thể chạy chất đẩy đông lạnh qua các rãnh của chúng, giúp giữ cho thiết bị ở nhiệt độ an toàn. Các bộ phận quan trọng được in theo sứ mệnh của DED cũng mất ít thời gian hơn để chế tạo và chi phí sản xuất giảm đáng kể so với những bộ phận được tạo ra bằng phương pháp sản xuất thông thường.
Paul Gradl, đồng điều tra viên chính của RAMPT tại Trung tâm Chuyến bay Vũ trụ Marshall của NASA 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. “Sản xuất phụ gia DED dạng bột thổi cho phép chúng tôi tạo ra các thành phần quy mô rất lớn với các tính năng phức tạp bên trong mà trước đây không thể làm được”.
NASA đã triển khai quy trình in 3D DED mới của mình để tạo ra một trong những vòi phun lớn nhất mà tổ chức này từng in. Có đường kính 40 inch và cao 38 inch, vòi phun, có các kênh làm mát tích hợp đầy đủ, được chế tạo chỉ trong 30 ngày. Nếu so sánh, sử dụng các kỹ thuật hàn truyền thống, thiết bị này sẽ mất cả năm để sản xuất.
Thành công của dự án RAMPT đã thu hút được sự chú ý của nhóm tên lửa Hệ thống Phóng Không gian (SLS) của NASA , đội có liên quan nhiều đến chương trình vũ trụ Artemis. Hiện phi hành đoàn SLS đang có kế hoạch đầu tư hơn nữa vào công nghệ DED nâng cao, để chứng nhận quy trình bay vũ trụ. Trong tương lai, nhóm SLS đang hướng tới việc hợp tác với RAMPT 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 kết luận: “Sản xuất vòi phun tường kênh và các thành phần khác bằng cách sử dụng loại sản xuất phụ gia mới này có thể cho phép chúng tôi sản xuất động cơ SLS ở quy mô yêu cầu với tiến độ giảm và chi phí giảm”.
Sau thành công của dự án RAMPT, nhóm SLS của NASA đang lên kế hoạch sử dụng công nghệ DED như một phần của sứ mệnh Artemis sắp tới.
Các mối quan hệ đối tác bổ sung trong ngành hàng không vũ trụ của NASA
NASA đã thường xuyên hợp tác với các công ty thương mại để tạo ra các bộ phận tên lửa nâng cao và thúc đẩy việc áp dụng công nghệ in 3D trong ngành hàng không.
Làm việc cùng với công ty phóng vệ tinh Virgin Orbit vào tháng 5 năm ngoái, NASA đã sản xuất một buồng đốt động cơ tên lửa in 3D đang hoạt động . Thành phần đồng đã hoàn thành thành công vụ bắn thử nghiệm tại Trung tâm Chuyến bay Vũ trụ Marshall (MSFC), tạo ra lực đẩy lên tới 2.000 pound.
Trong sự hợp tác với nhà sản xuất hàng không vũ trụ Boeing , NASA đã sử dụng công nghệ in 3D để cách nhiệt các bộ phận dễ bị tổn thương hơn của tên lửa vũ trụ sâu Artemis. Nhóm nghiên cứu chung đã thiết kế, thử nghiệm và in 3D một khuôn chính xác bảo vệ không gian xung quanh cụm lực đẩy của tên lửa.
Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực của NASA (JPL) cũng đã sử dụng công nghệ thiết kế chung của hãng phần mềm Autodesk của Mỹ để chế tạo một tàu đổ bộ liên hành tinh. Phần mềm của Autodesk đã được triển khai để giảm trọng lượng của các bộ phận in 3D được sử dụng để sản xuất chiếc xe, cho phép nó mang theo nhiều công cụ khám phá không gian hơn trong quá trình này.
Tags: data design data design viet nam ddv mayin3D congnghein3D in3D
.jpg)
.jpg)