ناسا آماده است تا به عنوان بخشی از مأموریت اکتشاف فضایی Artemis، انسانها را ابتدا به ماه و سپس به مریخ بفرستد. آژانس فضایی آمریکایی تصمیم گرفته است برای این سفر فضایی از یک تکنولوژی پرینت سه بعدی فلز مشابه تکنیک DED به نام Blown Powder Directed Energy Deposition استفاده کند. ناسا به لطف این تکنولوژی پرینت سه بعدی در آینده موشک های پروژه ای به نام RAMPT را طراحی می کند. هدف این پروژه ساخت  موتور های بزرگ موشک های فضایی با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی است. سازمان ناسا به منظور آزمایش این فناوری چاپ سه بعدی فلزی و تأیید مزایای آن، نازلی به قطر یک متر و طول ۰٫۹ متر دارای کانال های خنک کننده یکپارچه را طراحی کرده اند.

 

ساخت موتور موشک توسط ناسا با استفاده از تکنولوژی پرینت سه بعدی

چندین سال است که ناسا در حال بررسی پتانسیل های تکنولوژی پرینت سه بعدی می باشد. سازمان ناسا بیشتر روی چاپ سه بعدی فلزی تمرکز دارد زیرا امکان طراحی سریعتر اجزای ماهواره ها و موشک ها را در عین حفظ استحکام و پیچیدگی فراهم می سازد. سازمان ناسا در آوریل ۲۰۱۹ پروژه RAMPT را با هدف توسعه روش های جدید طراحی و ساخت آغاز کرد که عملکرد محفظه احتراق و نازل را در عین کاهش هزینه ها بهبود می بخشد. پروژهRAMPT  عمدتاَ بر روی دو مورد از سنگین ترین و گران ترین اجزای سیستم موتور متمرکز است. در نهایت، هدف از انجام این پروژه ادغام کامل فرایندهای جدید تولیدی از جمله تکنولوژی پرینت سه بعدی و اصلاح مواد پرینت سه بعدی و البته آزمایش نتایج است. سازمان ناسا در ادامه دستیابی به این هدف یک نازل چاپ سه بعدی شده از فلز توسعه داده است.

 

فرایند پرینت سه بعدی موتور موشک

پروژه RAMPT مبتنی بر فناوری پرینت سه بعدی فلزیBlown Powder Directed Energy Deposition می باشد که شامل تزریق پودر فلز به یک حوضچه فلز مذاب با لیزر است. یک هد پرینت متصل به یک بازوی رباتیکی طبق الگویی از پیش تعیین شده حرکت می کند و به لطف یک لیزر نوری که پودر دمیده شده را سخت می کند قطعه مورد نظر بصورت لایه به لایه تولید می گردد. این روش تقریباَ مشابه تکنیک پرینت سه بعدی DED است که به توانایی در تعمیر قطعات فلزی و ساخت قطعات بزرگ مانند نازل های موتور موشک شهرت دارد. یکی از محققین اصلی پروژه RAMP به نام Paul Gradl توضیح داد: “ساخت نازل به طور سنتی یک فرآیند چالش برانگیز است و ممکن است مدت زمان زیادی طول بکشد. تکنولوژی پرینت سه بعدی  Blown Powder Directed Energy Deposition برای ما امکان ساخت اجزای بسیار بزرگ با ویژگی های داخلی پیچیده که ساخت آن ها پیش از این ممکن نبوده است را فراهم می سازد. ما توانستیم زمان و هزینه های مربوط به ساخت نازل ها و سایر اجزای مهم موشک را به میزان قابل توجهی کاهش دهیم “.

این تیم با استفاده از این تکنولوژی چاپ سه بعدی اولین نازل بزرگ به قطر ۱ متر و طول ۰٫۹ متر را فقط در ۳۰ روز توسعه دادند. ساخت این قطعه با استفاده از روش های جوشکاری سنتی به یک سال زمان نیاز دارد. نکته جالب اینجاست که این نازل شامل کانال های خنک کننده ای است که برای گاز پیشران برودتی امکان عبور برای دستیابی به یک دمای بهینه را فراهم می سازد. فناوری پرینت سه بعدی با استفاده از روش های بهینه طراحی امکان ایجاد این سطح از پیچیدگی را فراهم آورد.

Drew Hope، مدیر برنامه توسعه تغییر در سازمان ناسا و تأمین کننده بودجه پروژه RAMPT اظهار داشت:  “پیشرفت این فناوری قابل توجه است زیرا به ما امکان می دهد سخت ترین و گران ترین قطعات موتور موشک را با کمترین هزینه نسبت به گذشته تولید کنیم. علاوه بر این، تکنولوژی پرینتر سه بعدی برای شرکت هایی که داخل و خارج از صنعت هوافضا فعالیت می کنند امکان اعمال این فناوری ساخت را در صنایع پزشکی، حمل و نقل و زیرساخت ها فراهم می سازد”.

این نازل پرینت سه بعدی شده تحت یک سری آزمایشات از جمله دمای احتراق ۶۰۰۰ درجه و فشارهایی که در هنگام پرتاب موشک مشاهده می شود قرار خواهد گرفت.

 

منبع: https://www.3dnatives.com/

در صورت تمایل میتوانید فایل PDF این مقاله را در قسمت زیر دانلود و با ذکر منبع مورد استفاده قرار دهید.