НАСА успешно протестировало сопло ракеты, напечатанное на 3D-принтере
Американское космическое агентство провело успешный тест алюминиевого насадка для ракетного двигателя, изготовленного в рамках программы RAMFIRE. Ее цель — заменить как можно большее число деталей ракет напечатанными на 3D-принтере, что, в перспективе, должно помочь НАСА развернуть производство ракет за пределами Земли.
Традиционное («субтрактивное») производство подразумевает механическую обработку (точение, сверление или фрезерование) литых или штампованных металлических или пластиковых заготовок. Оно очень расточительно — в авиационной и ракетно-космической промышленности, например, до 90% материалов уходит в отходы. Лишь в некоторых отраслях выход готовой продукции составляет не более 30% от использованного материала.
Аддитивное производство (оно же — 3D-печать) подразумевает технологии создания объектов за счет нанесения последовательных слоев материала. 3D-печать металлами потребляет меньше энергии и сокращает количество отходов до минимума, что резко повышает экономичность. Кроме того, готовое 3D-печатное изделие может быть до 60% легче по сравнению с фрезерованной или литой деталью. Это не только ускоряет процесс производства, но и не создает отходов.
Именно поэтому НАСА в сотрудничестве с компанией Elementum 3D начала создавать специальный тип термостойкого алюминиевого сплава, из которого уже печатаются некоторые детали ракет.
Тип алюминиевого порошка, из которого изготовлено сопло, получил название A6061-RAM2 (он включает 98% алюминиевого сплава A6061 и 2% специальной керамики), а новая технология аддитивного производства позволила преодолеть такие недостатки металла, как растрескивание при сварке и неустойчивость к высоким температурам. Не в последнюю очередь — благодаря тонким внутренним каналам, которые образуются при 3D-печати и за счет протока охлаждающего компонента сохраняют прочностные свойства сопла, предотвращая его расплавление.
Сам 3D-принтер был разработан другим коммерческим партнером НАСА — компанией RPM Innovations. В ходе производства слои порошкообразного сплава осаждались на матрице и сплавлялись вместе лазерами. Эта технология называется «лазерно-порошковым направленным энергетическим осаждением».
Огневые испытания соплового насадка прошли настолько удачно, что Джон Виккерс, главный технолог, ответственный за процесс, не мог скрыть энтузиазма: «Такие проекты, как это зрелое аддитивное производство наряду с передовыми материалами, помогут разработать новые двигательные установки, производство в космосе и инфраструктуру, необходимые для амбициозных миссий НАСА на Луну, Марс и за пределы его орбиты».
Аддитивные технологии для космоса быстро развиваются. Так, в марте этого года в воздух поднялась первая ракета, все детали которой, даже двигатели, были изготовлены на 3D-принтере. Ракета называлась Terran 1 и была изготовлена фирмой Relativity Space, еще одним подрядчиком НАСА. В будущем подобные ракеты, вероятно, будут собираться в короткие сроки на других телах Солнечной системы, что позволит сделать ее колонизацию гораздо более быстрой и безопасной.
