Impressão 3D ajuda fabricante de foguetes a atingir metas de integração vertical

Quando o foguete E-2 da Launcher foi testado no Stennis Space Center no início deste ano, ele gerou impressionantes 10 toneladas métricas de empuxo. Todas as imagens: Launcher

A mídia hoje em dia está repleta de histórias de injetores de combustível fabricados com aditivos, tanques de propelente, bicos de motores e inúmeros outros exemplos de componentes de foguetes extremamente complexos - todos destinados a colocar satélites em órbita ou pessoas para a lua e além.

Tim Berry e sua equipe fazem parte de muitas dessas histórias. Berry é o chefe de fabricação da Launcher, desenvolvedora de veículos de transferência de foguetes e satélites/plataformas de carga útil hospedadas.

Em abril, o motor de foguete líquido E-2 impresso em 3D da empresa de Hawthorne, Califórnia, gerou impressionantes 10 toneladas métricas de empuxo (22.046 libras), 288s de ISP ao nível do mar e 97,5% c * durante seu primeiro teste de disparo no Centro Espacial Stennis da NASA. (Impulso específico, abreviado ISP ou Isp, e velocidade característica, ou c*, são medidas de eficiência do motor de foguete.)

Click " target="_blank">aqui para assistir a um vídeo do teste do Stennis Space Center.

Além disso, o veículo de transferência Orbiter da Launcher/plataforma de carga útil hospedada, ou rebocador espacial, está programado para chegar à órbita ainda este ano a bordo do lançamento compartilhado do Falcon 9 Transporter-6 da SpaceX. A maior parte do rebocador é impressa em 3D.

Berry se considera um dos maiores fãs da impressão 3D em metal. Mas ele também não tem medo de mudar de marcha conforme necessário em favor de tecnologias de fabricação mais tradicionais - e vice-versa.

"Os colchetes, por exemplo, são um lance para cima", disse ele. "Portanto, se estivermos acima da capacidade na oficina mecânica, podemos colocá-los em uma das impressoras 3D. Tomamos decisões como essas com base na capacidade disponível e na necessidade de manter nosso equipamento operando o máximo possível.

"Ter essa capacidade é uma das belezas da integração vertical. Por causa disso, terceirizamos muito pouco", disse Berry.

A área de usinagem e fabricação da Launcher causaria inveja em muitas lojas. A lista de equipamentos inclui tornos CNC e manuais; centros de usinagem de 3 e 5 eixos; uma fresadora CNC tipo pórtico; Soldadores de tubo TIG, MIG e orbital; uma linha de limpeza/revestimento; equipamentos de dobragem e alargamento de tubos; e a variedade usual de ferramentas manuais encontradas em qualquer instalação de usinagem.

A câmara refrigerada a oxigênio líquido do motor E-2 foi impressa como uma peça de uma liga de cobre em uma impressora AMCM. O Launcher imprimiu o injetor coaxial em uma máquina Velo3D Sapphire.

A empresa usa todo esse equipamento para unir componentes de foguetes, construir bancadas de teste e acessórios de montagem, fabricar linhas de combustível e sistemas de exaustão e finalizar a usinagem de um grande número de componentes de metal impressos em 3D.

"Também temos um fio EDM que usamos para fabricar peças, mas a maior parte do tempo é gasta removendo peças impressas em 3D das placas de construção", acrescentou Berry.

Berry estima que 70% do hardware do Launcher é impresso pela primeira vez em uma de suas três máquinas de fusão de leito de pó a laser (LPBF). Há um par de sistemas de impressão 3D Sapphire da Velo3D. Um é dedicado à construção de componentes e peças de turbobomba Inconel 718 para o rebocador espacial Orbiter, e o outro "fabrica" ​​tanques de propelente de titânio 24 horas por dia.

"A cada nona construção, imprimimos uma estrutura de empuxo que segura o motor", acrescentou.

A terceira impressora do Launcher - uma EOS M300 - é um rebatedor de interruptores. Ela produz alternadamente peças de titânio, alumínio e cobre e pode ser usada em um futuro próximo para imprimir alguns dos metais refratários mais baratos e ligas de alumínio de alta resistência.

Uma quarta impressora LPBF está programada para chegar em breve. É um sistema LPBF de grande formato (450 por 450 por 1.000 mm) chamado M4K que a subsidiária do EOS Group AMCM GmbH construiu.

"O CEO e fundador da nossa empresa, Max Haot, foi a inspiração para o M4K", disse Berry. "Ele não queria adotar a mesma abordagem de outros fabricantes de motores, que é imprimir um monte de componentes menores e depois soldá-los ou aparafusá-los. Max e nosso designer-chefe, Igor Nikishchenko, queriam uma estrutura monolítica para maior simplicidade, força e confiabilidade, então ele trabalhou com a EOS para desenvolver uma máquina personalizada de grande formato."