Европейское космическое агентство успешно испытало ракетный двигатель, напечатанный на 3D-принтере

    image
    Отпечатанный двигатель / Airbus Defence and Space

    В Европейском космическом агентстве (ЕКА) успешно протестировали маневровый реактивный двигатель, напечатанный на 3D-принтере. Показатели напечатанного устройства сравнимы с показателями двигателей, изготовленных традиционным способом. 3D-печать открывает перспективы в удешевлении производства частей ракет, а также в использовании новых сплавов для их изготовления.

    Двигатель от ЕКА успешно прошёл более 600 испытаний, в ходе которых он испытывал нагрев до 1253 °C. По утверждениям агентства, его характеристики находятся наравне с двигателями, изготовленными обыкновенным способом.

    «Нашей задачей было проверить альтернативный метод изготовления, который позволил бы уменьшить его стоимость,- говорит инженер ЕКА Луро Помбагьян (Laurent Pambaguian). — Сначала мы вообще не были уверены в том, что это возможно, или в том, что из металлического порошка можно создать материал с удовлетворительными характеристиками».

    При послойном изготовлении деталей отходов остаётся пренебрежительно мало по сравнению со стандартным вытачиванием из большого куска материала. Эти отходы влетают в серьёзную копеечку — только лишь Airbus Defence & Space производит порядка 200 двигателей ежегодно. При этом платина на текущий момент стоит порядка €40 за грамм, а стоимость родия — в несколько раз выше (по некоторым данным, это вообще самый дорогой металл).

    image
    Часть двигателя до испытаний

    Камера сгорания и сопло двигателя были напечатаны из сплава платины с родием при помощи лазерного спекания, который используется, например, в производстве ювелирных изделий. В 2014 году истекли патенты на этот метод производства деталей, в связи с чем его начали активно использовать в разных областях.

    Но первые любительские двигатели, напечатанные на 3D-принтере, появились ещё в 2012 году. В этом же году НАСА испытала свою технологию печати деталей ракет. Уже в 2014 году НАСА протестировала отпечатанную форсуночную головку, которая успешно прошла испытания температурой в 3000 градусов Цельсия. В 2015 году австралийцы напечатали два рабочих экземпляра двигателя.

    Компания Илона Маска SpaceX также использует в своих кораблях напечатанные детали. В 2014 году компания провела успешные тесты посадочных двигателей SuperDraco. Тяга каждого двигателя — около 8 тонн. Космический корабль Dragon оснащен четырьмя спаренными двигателями, которые могут помочь маневрировать в аварийных ситуациях
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More
    Ads

    Comments 9

      0
      При послойном изготовлении деталей отходов остаётся пренебрежительно мало по сравнению со стандартным вытачиванием из большого куска материала.


      И никто не упоминает, что килограмм правильной нержавейки (для 3d принтера) 316 стоит около 400 евро (а прокат 4 доллара за кг), а килограммам титанового сплава легко может стоить 700.

      Сколько может стоить правильная платина и родий я не представляю.

      Суть этой печати явно не в экономии на отходах, а в экономии на каких-то технических нюансах, о которых нам не говорят.
        +2
        Видимо, экономия на инфраструктуре. Фактически, можно каждый двигатель печатать по индивидуальному чертежу. То есть сокращается путь между «а давайте попробуем вот так» и воплощением этой идеи в металле.
          +3
          Фрезер выиграет, если деталь на нем выполнима (это важно). 3d принтер выигрывает у фрезера за похожую цену только при действительно сложном конструктиве деталей (какие то внутренние каналы и полости сложной формы, сетчатая и ячеистая структура, цельность (т.е. отсутствие швов)).

          Это серьезная проблема. У инженеров нельзя «отключить» привычку проектировать под мех обработку.
            0
            Как раз сопло двигателя и можно автоматизировать подобным образом. Так как его стенки обычно полые и по ним подается один из компонентов для охлаждения. Для простоты их иногда делают из трубок. На 3D принтере, в теории, можно разработать более сложную схему циркуляции для равномерного охлаждения.

            Впрочем, как раз в данном случае, охлаждение явно абляционное, излучением. Для чего и потребовались такие экзотичные материалы на корпус двигателя.
          0
          Видимо я что-то упускаю, почему экономии на отходах не будет?
          Вот отлили нужную болванку из той самой платины с родием, отфрезеровали. Стружку надо собрать (понятно что 100% собрать не удастся, будут потери), очистить (не думаю что у них выделен фрезер исключительно под обработку платины, хотя могут конечно), потом переработать. Все это совершенно не факт что будет производиться в одном месте, т.е расходы на транспортировку стружек и болванок. Поскольку стружка стоит явно не 3 копейки, то еще расходы на учет и охрану всего этого дела. При больших объемах производства все это может влетать в изрядную копеечку.
          При спекании лазером отходов вообще нет, насколько я понимаю. Порошок просто пересыпают во входной бункер и всё. На мой взгляд экономия и денежная и инфраструктурная весьма и весьма неплоха.
            0
            Вы упустили из виду цену платинового порошка, который стоит неизвестно сколько. В статье указана рыночная цена за платину вообще. Но порядок изменения цены на порошок необходимый для 3d принтера можно оценить по другим материалам.

            Охрана и учет требуется и этому порошку.

            Порошок для эксперимента производит Heraeus Metals Germany, а делает деталь Fraunhofer Institutes of Laser Technology

            При спекании, есть незначительные отходы на пепел, финишную обработку деталей.

            При селективном лазерном плавлении, требуются поддержки, которые легко могут весить 70% от массы конечного изделия — это отход требующий переработки. Так же потери будут на пепле, финишной обработке.

            При плавлении электронным лучом снова требуется делать финишную обработку, снова требуются поддержки. Потребуется так же переработать весь порошок, т.к. установки EBM предварительно сканируют и спекают весь слой, чтобы при плавлении порошок не разлетался.
              0
              SLS не требует поддержек, деталь появляется послойно в контейнере с порошком и не использованный порошок выступает поддержкой для детали. Лазерное наплавление так же не требует поддержек в большинстве случаев т.к. у металлы прочнее пластика, можно наплавлять горизонтальный пруток и только корректировать прогибание под собственным весом. Опять таки даже если деталь требует поддержки, поддержки можно расставить заранее и вырезать из куска более дешёвого материала.
                0
                SLS не требует поддержек

                С этим абсолютно согласен.

                При SLS получаются детали с относительно высокой пористостью и сравнительно низкой прочностью.
                Для улучшения конечных характеристик материала возможна пропитка пористого изделия более легкоплавким металлом или сплавом.

                деталь появляется послойно в контейнере с порошком и не использованный порошок выступает поддержкой для детали.

                А SLM и EBM требует поддержек, чтобы деталь не повело. Высокая удельная мощность, создаваемая источниками типа лазера и электронного пучка, вызывает значительный градиент температур, приводящий к образованию термических напряжений, которые вызывают деформацию детали.

                DMLD — переоценённая технология, которая по сути наплавка, нежели 3d-печать. C помощью DMLD можно получать детали весьма примитивной формы. При этом в зависимости от устройства машины DMLD потери исходного материала могут составлять до 90% (порошок укрупняется, сгорает)
                Опять таки даже если деталь требует поддержки, поддержки можно расставить заранее и вырезать из куска более дешёвого материала.

                Скорее нет, чем да. Это справедливо для DMLD технологии, где возможно наплавлять часть детали на уже существующую деталь. В этом случае исходная деталь будет выступать в качестве поддержки. Возникает вопрос совместимости материалов.

                Для PBF технологий (SLS, SLM, EBM) требуется плоская поверхность, поддержки печатаются одновременно с деталью. В PBF технологиях требуется использовать материал платформы, совместимый с материалом, из которого печатают. Так, титановую деталь невозможно напечатать на медной или стальной платформе, потому что материалы не свариваются. Но можно напечатать медную деталь на стальной платформе.
          0
          -

          Only users with full accounts can post comments. Log in, please.