Hispanopedia WikiLa impresión 3D comenzó a utilizarse en versiones de producción de hardware para vuelos espaciales a principios de 2014, cuando SpaceX realizó el primer vuelo de un conjunto de sistema de propulsión crítico para el vuelo en un vuelo operativo del Falcon 9. Se han probado en tierra otros conjuntos de naves espaciales impresos en 3D, incluidas cámaras de combustión de motores de cohete de alta temperatura y alta presión [ 1 ] y la estructura espacial mecánica completa y los tanques de propulsor integrales para un pequeño satélite . [ 2 ]
Un motor de cohete impreso en 3D lanzó con éxito un cohete al espacio en 2017, [ 3 ] y a la órbita en 2018. [ 4 ] Un cohete impreso en 3D en casi un 90% fue lanzado al espacio el 23 de marzo de 2023, pero no logró alcanzar la órbita. El 30 de mayo de 2024, la startup Angnikul Cosmos (una startup privada) en India hizo un gran avance al imprimir en 3D un motor de cohete criogénico desde cero.
Historia
La impresión 3D comenzó a utilizarse en versiones de producción de hardware para vuelos espaciales a principios de 2014. En enero de ese año, SpaceX realizó el primer vuelo de un cohete Falcon 9 con una válvula principal de oxidación (MOV) impresa en 3D en uno de los nueve motores Merlin 1D . Esta válvula se utiliza para controlar el flujo de oxígeno líquido criogénico hacia el motor en un entorno físico de alta presión, baja temperatura y alta vibración. [ 5 ]
En 2015-2016, se probaron en tierra otros conjuntos de naves espaciales impresos en 3D, incluidas cámaras de combustión de motores de cohete de alta temperatura y alta presión, y la estructura espacial mecánica completa y los tanques de propulsor para un pequeño satélite de unos pocos cientos de kilogramos. [ 2 ]
En junio de 2014, Aerojet Rocketdyne (AJR) anunció que había "fabricado y probado con éxito un motor que había sido impreso completamente en 3D". El motor Baby Banton es un motor de empuje de 22 kN (5000 lbf) que funciona con propulsor de LOX / queroseno . [ 6 ] Para marzo de 2015, AJR había completado una serie de pruebas de encendido para componentes fabricados mediante manufactura aditiva para su motor de refuerzo AR-1 de tamaño completo . [ 7 ]
El nuevo vehículo de lanzamiento Vulcan de United Launch Alliance —cuyo primer lanzamiento no se prevé antes de 2019— está evaluando la impresión 3D para más de 150 piezas: 100 de polímero y más de 50 de metal. [ 8 ]
Para 2017, un motor de cohete impreso en 3D había lanzado con éxito un cohete al espacio , cuando el 25 de mayo de 2017 un cohete Electron fue lanzado al espacio desde Nueva Zelanda, siendo el primero en ser impulsado por un motor de etapa principal "fabricado casi en su totalidad mediante impresión 3D". [ 3 ] El primer lanzamiento orbital exitoso del Electron fue el 21 de enero de 2018. [ 4 ]
El cohete de metano-oxígeno Terran 1 , fabricado por Relativity Space, está compuesto en un 90 % de material impreso en 3D en términos de peso. [ 9 ] La compañía lanzó el cohete para su primer vuelo de prueba el 23 de marzo de 2023, aunque este terminó en fracaso. Tras un despegue exitoso, no logró alcanzar la órbita debido a una anomalía en el motor de la etapa superior después de la separación. [ 10 ]
Aplicaciones
motores de cohete
El motor SuperDraco , que proporciona el sistema de escape de lanzamiento y el empuje propulsor para el aterrizaje de la cápsula espacial de pasajeros Dragon V2, está completamente impreso y fue el primer motor de cohete totalmente impreso . En particular, la cámara de combustión del motor está impresa en Inconel , una aleación de níquel y cromo, mediante un proceso de sinterización láser directa de metales , y opera a una presión de cámara de 6900 kilopascales (1000 psi) a una temperatura muy alta. Los motores están contenidos en una góndola protectora impresa para evitar la propagación de fallas en caso de una falla del motor. [ 11 ] [ 1 ] [ 12 ] El motor SuperDraco produce 73 kilonewtons (16 400 lbf) de empuje. [ 13 ] El motor completó una prueba de calificación completa en mayo de 2014 y está programado para realizar su primer vuelo espacial orbital en 2018 o 2019. [ 5 ] [ 12 ]
La capacidad de imprimir en 3D las piezas complejas fue clave para lograr el objetivo de bajo peso del motor. Es un motor muy complejo, y fue muy difícil dar forma a todos los canales de refrigeración, la cabeza del inyector y el mecanismo de estrangulamiento. ... [La capacidad] "de imprimir aleaciones avanzadas de muy alta resistencia... fue crucial para poder crear el motor SuperDraco". [ 14 ]
El motor del cohete para el vehículo de lanzamiento Electron está hecho casi en su totalidad mediante impresión 3D. [ 3 ]
Estructura de la nave espacial
Para 2014, la impresión 3D había comenzado a utilizarse para imprimir la estructura mecánica completa y los tanques de propulsor integrales de una pequeña nave espacial. [ 2 ]
Referencias
- 1 2 Kramer, Miriam (30 de mayo de 2014). "SpaceX presenta la nave espacial Dragon V2, un taxi espacial tripulado para astronautas: conozca la Dragon V2: el taxi espacial tripulado de SpaceX para viajes de astronautas" . space.com . Consultado el 30 de mayo de 2014 .
- 1 2 3 Diamandis, Peter (26-06-2014). "Actualización de Planetary Resources" . Canal de Peter H. Diamandis . Planetary Resources . Recuperado el 30-07-2014 .
- 1 2 3 Majewski, Candice (6 de junio de 2017). "Un motor de cohete impreso en 3D acaba de inaugurar una nueva era de exploración espacial" . The Independent . Archivado del original el 11 de junio de 2017.
- 1 2 Clark, Stephen (21 de enero de 2018). "Rocket Lab entrega nanosatélites a órbita en el primer lanzamiento de prueba exitoso" . Spaceflight Now .
- 1 2 "SpaceX lanza una pieza impresa en 3D al espacio y crea una cámara de motor impresa para vuelos espaciales tripulados" . SpaceX. Archivado del original el 25 de agosto de 2017. Recuperado el 1 de agosto de 2014.
En comparación con una pieza fundida tradicionalmente, un cuerpo de válvula impreso tiene una resistencia, ductilidad y resistencia a la fractura superiores, con una menor variabilidad en las propiedades de los materiales. El cuerpo de la MOV se imprimió en menos de dos días, en comparación con un ciclo de fundición típico que se mide en meses. El extenso programa de pruebas de la válvula, que incluye una rigurosa serie de encendidos del motor, pruebas de calificación a nivel de componente y pruebas de materiales, ha calificado desde entonces el cuerpo de la MOV impreso para volar indistintamente con piezas fundidas en todos los vuelos del Falcon 9 en adelante.
- ↑ Krassenstein, Brian (26 de junio de 2014). "Aerojet Rocketdyne imprime en 3D un motor completo en solo tres partes" . 3DPrint . Consultado el 8 de agosto de 2014 .
- ↑ "Aerojet Rocketdyne realiza pruebas de encendido de componentes fabricados mediante manufactura aditiva para el motor AR1 con el fin de mantener la entrega prevista para 2019" . Aerojet Rocketdyne. 15 de marzo de 2015. Consultado el 5 de junio de 2015 .
- ↑ Stone, Jeff (21 de abril de 2015). "Cohete Vulcan: el plan de lanzamiento con impresión 3D incluye más de 100 componentes" . International Business Times . Consultado el 22 de abril de 2015 .
- ↑ Relativity Space (agosto de 2020). Terran 1 : Guía del usuario de la carga útil, versión 2.0 (PDF) . Archivado (PDF) del original el 23 de agosto de 2021.
- ↑ Knapp, Alex. "Relativity Space lanza su primer cohete impreso en 3D, pero no logra alcanzar la órbita" . Forbes . Consultado el 23 de marzo de 2023 .
- ↑ Norris, Guy (30 de mayo de 2014). "SpaceX presenta la Dragon 'V2' 'Step Change'" . Aviation Week . Archivado del original el 31-05-2014 . Consultado el 30-05-2014 .
- 1 2 Bergin, Chris (30 de mayo de 2014). "SpaceX revela detalles sobre la nave espacial tripulada Dragon V2" . NASAspaceflight.com . Consultado el 30 de mayo de 2014 .
- ↑ James, Michael; Salton, Alexandria; Downing, Micah (12 de noviembre de 2013), Borrador de evaluación ambiental para la emisión de un permiso experimental a SpaceX para la operación del vehículo Dragon Fly en el sitio de pruebas de McGregor, Texas, mayo de 2014 – Apéndices (PDF) , Blue Ridge Research and Consulting, LCC, pág. 12 , consultado el 8 de agosto de 2014.
- ↑ Foust, Jeff (30 de mayo de 2014). "SpaceX presenta su "nave espacial del siglo XXI"" . NewSpace Journal . Consultado el 31 de mayo de 2014 .
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