23 października 2021


W ostatnich dekadach rozwój technologii wytwarzania przyrostowego przebył drogę od szybkiego wytwarzania próbek i prototypów, poprzez szybkie wytwarzanie aż po produkcję elementów na potrzeby najbardziej zaawansowanych branż przemysłowych, w tym motoryzacji, lotnictwa i ostatnio także sektora kosmicznego.

Jacek Zbierski

To właśnie w przemyśle kosmicznym, wytwarzającym niejednokrotnie podzespoły o bardzo skomplikowanej konstrukcji, z zaawansowanych materiałów, w produkcji jednostkowej lub krótkoseryjnej, mamy do czynienia z idealnymi wręcz warunkami do zastosowania i rozwinięcia przyrostowych technik produkcyjnych. W praktyce wiąże się to z szeregiem korzyści i możliwości, z których sprawę zdaje sobie coraz szersze grono producentów tego sektora. Z jednej strony są to korzyści o charakterze ekonomicznym, związane z redukcją czasu i kosztów wytwarzania, z drugiej zaś strony są to korzyści natury technicznej, umożliwiające optymalizację konstrukcji danych elementów w sposób nie do osiągnięcia tradycyjnymi metodami produkcyjnymi. Wykorzystaniem tych możliwości zainteresowane są zarówno małe, innowacyjne start-upy, jak też najwięksi potentaci.

przyrostowe kosmiczny
Głowica komory spalania ze stopu GRCo-84

W ramach prowadzonego przez NASA programu rozwojowego niedrogiego napędu (LCUSP –Low Cost Upper Stage-Class Propulsion) do zastosowania w członie drugiego stopnia rakiety nośnej, wykonana została komora spalania silnika rakietowego. Jej głowica, wykonana ze stopu miedzi, powstała przy użyciu techniki selektywnego stapiania laserowego (SLM) w Marshall Space Flight Center. Podczas procesu, trwającego dziesięć dni i osiemnaście godzin, laser położył 8255 warstw proszku metalicznego. Chris Singer, dyrektor ds. inżynierii Centrum Marshall’a tak opisał konstrukcję głowicy: po wewnętrznej stronie cienkiej ściany głowicy, temperatura dochodzi do ponad 5000 °F (2760 °C) i musimy zapobiegać jej stopieniu za pomocą obiegu gazów schłodzonych do temperatury zaledwie 100 stopni powyżej zera absolutnego, po drugiej stronie ścianki. Na potrzeby obiegu gazów, głowica komory spalania ma ponad dwieście drobnych kanalików, zabudowanych pomiędzy wewnętrzną a zewnętrzną ścianą. Wytworzenie tych wąskich ścieżek o złożonej geometrii wewnętrznej było wyzwaniem dla zespołu specjalistów od druku 3D. Wybór miedzi, jako materiału konstrukcyjnego, był podyktowany jej wysokim przewodnictwem cieplnym, ale wiązał się z poważnymi trudnościami technicznymi. By umożliwić wydruk głowicy w 3D o odpowiednio wysokich parametrach, zastosowano specjalny stop GRCo-84, opracowany przez naukowców z Glenn Research Center.

 

cały artykuł dostępny jest w wydaniu 12 (135) grudzień 2018