Wytwarzane przez sektor kosmiczny produkty, ze względu na złożoną konstrukcję, zaawansowane materiały i jednostkowy lub małoseryjny charakter produkcji, stanowią pole do działania dla nowych rozwiązań technologicznych. Zdaniem przedstawicieli brytyjskiej firmy Skyrora, jesteśmy współcześnie świadkami przełomu technologicznego w przemyśle kosmicznym, związanego z coraz szerszą adaptacją technologii wytwarzania przyrostowego. W tym kontekście druk 3D ma wpływ nie tylko na to, w jaki sposób budowane są rakiety, lecz na cały cykl – od projektu po start w kosmos, pozwalając na realizację nowatorskich projektów i ograniczenie kosztów produkcji.
Dzięki technologiom addytywnym konstruktorzy silników rakietowych mają większą swobodę projektowania. Powstają drukowane struktury o skomplikowanej geometrii, niemożliwej do uzyskania konwencjonalnymi metodami produkcji, takie jak zintegrowane kanały chłodzące, zoptymalizowane wtryskiwacze paliwa i lekkie podzespoły, przyczyniające się do wzrostu wydajności napędów rakietowych. Szerzej na ten temat pisaliśmy w artykule:
Problemem pozostają jednak ograniczenia z wytrzymałością i dostępnością stosowanych materiałów, certyfikowanych na potrzeby przemysłu kosmicznego na podstawie wieloletnich badań i doświadczeń. Opracowany przez konsorcjum w składzie: Skyrora, Metalysis i Thermo-Calc Solutions, w ramach programu GSTP (General Support Technology Programme) Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), stop tanbium ma zastąpić używane do tej pory stopy, takie jak C103 czy IN718.
Jak wyjaśnia Simon Hyde z ESA, materiały ultra-wysokotemperaturowe stanowią ważny element strategii europejskiego programu kosmicznego. Przyjęte w programie GSTP podejście zakłada połączenie możliwości z zakresu „szytych na miarę” kompozycji stopowych z unikalnymi rozwiązaniami produkcyjnymi. Jako najbardziej odpowiadającą założeniom programu wytypowano technologię addytywną DED (direct energy deposition).
Tanbium jest kompozycją tantalu i niobu, pozbawioną domieszki hafnu, przystosowaną do aplikacji w postaci proszkowej. Stop opracowano przy użyciu zaawansowanych metod komputerowych ICME (integrated computational materials engineering) pod kątem wysokiej entropii, stabilności termicznej, odporności na utlenianie i wytrzymałości w ekstremalnych warunkach. Weryfikację przyjętych założeń ma zapewnić kompleksowy program testów, obejmujący druk 3D próbek, walidację materiału, badania wytrzymałości mechanicznej, uzupełniony o analizę ekonomiczną. Pierwsze detale testowe zostaną wydrukowane przy użyciu aparatury firmy Skyrora – Skyprint 1 i 2. Skyprint 2 to urządzenie hybrydowe, łączące technologię przyrostową DED z obróbką skrawaniem. Jest to największa tego typu drukarka w Europie. Zdaniem producenta, połączenie technologii addytywnych i ubytkowych na jednym stanowisku pozwala zredukować złożoność procesu technologicznego, a także czas i koszt produkcji o 30%. Z kolei zastosowanie symulacji zachowania stopu podczas druku i w wysokich temperaturach ma przyczynić się do skrócenia fazy testowej i szybszego wprowadzenia gotowego stopu na rynek.
skyrora.com
thermocalc.com
