Трехмерно напечатан крупнейший цельный ракетный двигатель

Не так давно компания Orbex представила Prime, крупнейший в мире трехмерно напечатанный цельнометаллический ракетный двигатель. Пока, правда, в единственном экземпляре. Пускатель Orbex не только использует стопроцентно возобновляемое топливо, что, в частности, способствует минимизации орбитального мусора, но также оптимизирован для его формирования с помощью селективного лазерного наплавления. Данный подход позволил создать конструкцию, которая на 30 процентов легче и на 20 процентов эффективнее любой другой ракеты-носителя в своей категории. Компания Orbex, британская компания, занимающаяся космическими полетами, которая разрабатывает небольшие ракеты-носители для спутников, представила Prime на торжественном открытии своей новой штаб-квартиры в Форресе, Шотландия. Двигатель Prime был напечатан в 3D-формате на принтере SLM 800. Это широкоформатная металлоаддитивная производственная система от SLM Solutions.

На внедрение новой техники компания Orbex получила 40 миллионов долларов в государственном и частном финансировании от таких источников, как U.K. Space Agency и венчурные компании Sunstone Technology Ventures и High-Tech Gründerfonds, и смогла привлечь талантливых разработчиков с опытом работы в ведущих космических организациях, включая NASA, ESA и Ariane.

Аэрокосмические инженеры Orbex тесно сотрудничали с командой разработчиков приложений в штаб-квартире SLM Solutions в Любеке, Германия, для обеспечения успешного перехода проекта в производство с использованием селективного лазерного наплавления.

Здесь требовалось самое тесное сотрудничество с поставщиком оборудования из-за сложности и размера компонента, планируемого к производству. Лукас Панкевич, специалист по приложениям, возглавил группу консультантов в SLM Solutions для разработки уникального набора параметров, оптимизированных для этой конкретной геометрии.

Работая в тесном сотрудничестве с командой дизайнеров Orbex, Лукас Панкевич провел консультации по различным конструктивным особенностям и вариантам ориентации, обеспечивая при этом конструкцию изделия с требуемыми свойствами материала и точностью размеров.

Нашей целью в ходе этого процесса было оправдать ожидания команды Orbex в плане качества, сохранить функциональность узла и адаптировать его конструкцию к аддитивному металлопроизводству. Каждый отдельный поддерживающий элемент, используемый при подготовке данных, был настроен на обеспечение наилучшего качества в каждой секции двигателя, с учетом также и постобработки, подчеркивает Лукас Панкевич.

Широкоформатная металлоаддитивная система SLM 800 имеет возможность послойного нанесения порошкового слоя 260 на 500 миллиметров, что позволяет изготавливать детали высотой 800 миллиметров, что в свою очередь позволяет изготавливать двигатель Prime с использованием специального никелевого сплава в виде единого элемента.

Система распаковки SLM HUB для SLM 800 объединяет бесконтактную обработку порошка и автоматические конвейеры сборочной камеры для передачи готовой детали на станцию распаковки, предназначенную для удаления порошка посредством вибрации и вращения.

Стратегия удаления порошка включена в процесс с помощью специально предназначенных каналов доставки. Необходимо быть уверенным в том, что из зоны сборки было удалено как можно больше порошка при уменьшении потерь материала.

После завершения принтерного производства эталонные образцы, собранные вместе с двигателем, о котором идет речь, были проанализированы в лаборатории металлографии SLM Solutions, где уровень пористости и распределение, как было доказано, соответствовали принятым критериям качества.

Быстрое время итерации, присущее процессу SLM, позволило Orbex добиться сокращения времени и затрат. Можно говорить о 90-процентной экономии времени на обработку по сравнению с традиционными станками с числовым программным управлением.