Kiest NASA voor 3D metaalprinten bij voorloper Mars-expeditie?
De kans bestaat dat NASA voor 3D metaalprinten kiest als productietechnologie voor onderdelen van de nieuwe generatie stuwmotoren in het Artemis programma. Dit programma brengt opnieuw mensen naar de maan, maar als tussenstop om voorbereidingen te treffen voor expedities naar Mars. De technologie die NASA nu onder de loep neemt, is blown powder directed energy deposition, eigenlijk laser metal deposition.
De Amerikaanse ruimtevaartorganisatie heeft dit enkele dagen geleden bekend gemaakt. De keuze voor laser metal deposition, waarbij de printkop aan een robotarm wordt bevestigd, is ingegeven door het feit dat hiermee grote onderdelen voor de raketmotor direct geprint kunnen worden. En dat verkort de doorlooptijd voor deze grote, complexe onderdelen, zoals nozzles en verbrandingskamers met bijna een jaar.
3D printen nozzle met koelkanalen in de wand reduceert doorlooptijd met 11 maanden
Printkop zit op robot
NASA zegt in een artikel op de website dat de afmetingen van de onderdelen eigenlijk alleen beperkt worden door de afmetingen van de ruimte waarin er geprint wordt. De zes vrijheidsgraden van de robot maken tevens het 3D printen van interne kanalen mogelijk, bijvoorbeeld om cryogeen koelmiddel door heen te sturen waardoor de temperatuur tijdens het gebruik van de motor verlaagd wordt. Met name de temperatuur van de nozzle is daarbij gebaat.
Beter dan bestaand productieproces
Paul Cradl, RAMPT Rapid Analysis and Manufacturing Propulsion Technology co-hoofdonderzoeker zegt dat het bestaande productieproces van de nozzles een uitdaging is. “Het kan veel tijd in beslag nemen. Blown powder DED biedt ons de kans om grote componenten met complexe interne sturen te maken die niet eerder maakbaar waren. En we zijn in staat om de doorlooptijd significant te verminderen, evenals de kosten voor de productie van de nozzles.” Het prijskaartje aan de 3D geprinte nozzle valt lager uit dan de huidige kosten, nog afgezien van het feit dat momenteel interne koelkanalen niet mogelijk zijn in deze vorm.
30 dagen printen of 1 jaar conventionele productie
De reductie van de doorlooptijd is ronduit indrukwekkend. Het RAMPT team heeft onlangs een van de grootste nozzles geprint die NASA ooit heeft gemaakt. De nozzle heeft een hoogte van 97,6 cm en een diameter op het breedste punt van meer dan een meter, 102,8 centimeter om precies te zijn. De productie heeft 30 dagen gekost. Traditioneel, met veel lassen, zou dit minstens een jaar werk hebben gekost. Dankzij 3D printen heeft de oplevering een jaar eerder kunnen plaatsvinden dan gepland.
Certificeren voor missie 2024
Deze prestatie heeft de aandacht getrokken van het Space Launch System team, dat de voorbereidingen treft voor onderzoek van het verre heelal. Onderdeel van dit programma is een missie naar de Maan in 2024. Het doel is om de AM-technologie hiervoor de certificeren. Door de koelkanalen in de wand van de nozzle te integreren, kan de schaalgrootte van het onderdeel verder naar beneden worden gebracht. Een van de testen die het onderdeel nu moet ondergaan, is testen of de geprinte nozzle bestand is tegen temperaturen die tot ongeveer 3000 graden C kunnen oplopen.
