3D-печать помогает производителю ракет достичь целей вертикальной интеграции

Когда в начале этого года ракета Launcher E-2 была испытана в космическом центре Стеннис, она произвела впечатляющую тягу в 10 метрических тонн. Все изображения: Лаунчер

В наши дни средства массовой информации наполнены историями о топливных форсунках, баках с топливом, соплах двигателей и бесчисленном количестве других примеров чрезвычайно сложных компонентов ракет, изготовленных с помощью аддитивных технологий. Все они предназначены для вывода спутников на орбиту или людей на Луну и за ее пределы.

Тим Берри и его команда принимают участие во многих из этих историй. Берри возглавляет производство в компании Launcher, разработчике ракетных и спутниковых транспортных средств и платформ с полезной нагрузкой.

В апреле напечатанный на 3D-принтере жидкостный ракетный двигатель E-2 компании в Хоторне, штат Калифорния, во время своего первого испытательного запуска выработал впечатляющую тягу в 10 метрических тонн (22 046 фунтов), 288 с ISP на уровне моря и 97,5% c*. в Космическом центре Стеннис НАСА. (Удельный импульс, сокращенно ISP или Isp, и характеристическая скорость, или c*, являются мерами эффективности ракетного двигателя.)

Click " target="_blank">здесь, чтобы посмотреть видео испытаний Космического центра Стенниса.

Кроме того, транспортный корабль/размещенная платформа полезной нагрузки Launcher Orbiter, или космический буксир, должен выйти на орбиту позднее в этом году на борту совместного запуска SpaceX Falcon 9 Transporter-6. Большая часть буксира напечатана на 3D-принтере.

Берри считает себя одним из самых больших поклонников 3D-печати металлом. Но он также не боится переключать передачи по мере необходимости в пользу более традиционных производственных технологий — и наоборот.

«Например, скобки — это жеребьевка», — сказал он. «Поэтому, если у нас в механическом цехе избыточная мощность, мы можем вставить их в один из 3D-принтеров. Мы принимаем подобные решения, исходя из имеющихся мощностей и необходимости поддерживать работу нашего оборудования как можно дольше».

«Наличие этой способности — одно из преимуществ вертикальной интеграции. По этой причине мы очень мало передаем на аутсорсинг», — сказал Берри.

Участку обработки и производства Launcher могли бы позавидовать многие магазины. В список оборудования входят станки с ЧПУ и ручные токарные станки; 3-х и 5-ти координатные обрабатывающие центры; портальный станок с ЧПУ; аппараты для сварки TIG, MIG и орбитальных труб; линия очистки/нанесения покрытия; трубогибочное и развальцовочное оборудование; и обычный набор ручных инструментов, которые можно найти на любом металлообрабатывающем предприятии.

Камера двигателя Е-2 с жидкостно-кислородным охлаждением была напечатана цельной деталью из медного сплава на принтере AMCM. Компания Launcher напечатала коаксиальный инжектор на машине Velo3D Sapphire.

Компания использует все это оборудование для соединения компонентов ракет, создания испытательных стендов и сборочных приспособлений, изготовления топливопроводов и выхлопных систем, а также окончательной обработки большого количества металлических компонентов, напечатанных на 3D-принтере.

«У нас также есть проволочный электроэрозионный станок, который мы используем для изготовления деталей, но большая часть его времени уходит на удаление напечатанных на 3D-принтере деталей со сборочных пластин», — добавил Берри.

По оценкам Берри, 70% оборудования Launcher сначала печатается на одной из трех машин для лазерной сварки в порошковом слое (LPBF). Есть пара систем 3D-печати Sapphire от Velo3D. Один занимается изготовлением компонентов и деталей турбонасоса Inconel 718 для космического буксира Орбитального аппарата, а другой круглосуточно «проворачивает» титановые топливные баки.

«В каждой девятой сборке мы печатаем тяговую конструкцию, удерживающую двигатель», — добавил он.

Третий принтер Launcher — EOS M300 — является переключателем. Он поочередно производит детали из титана, алюминия и меди, а в ближайшем будущем может быть использован для печати некоторых менее дорогих тугоплавких металлов и высокопрочных алюминиевых сплавов.

Скоро прибудет четвертый принтер LPBF. Это крупноформатная (450 на 450 на 1000 мм) система LPBF под названием M4K, которую построила AMCM GmbH, дочерняя компания EOS Group.

«Генеральный директор и основатель нашей компании Макс Хаот вдохновил M4K», — сказал Берри. «Он не хотел использовать тот же подход, что и другие производители двигателей, то есть печатать кучу более мелких компонентов, а затем паять или болтать их вместе. Макс и наш главный конструктор Игорь Никищенко хотели монолитную конструкцию для большей простоты. прочность и надежность, поэтому он работал с EOS над разработкой специальной машины большого формата».