La NASA lancia un razzo creato interamente con parti stampate in 3D

Rob Spiegel | 15 maggio 2023

La NASA continua il suo sviluppo di parti spaziali stampate in 3D con un razzo costruito utilizzando una nuova lega di rame. Il Terran 1 lanciato di recente è stato creato interamente con parti stampate in 3D. Il razzo è alto 100 piedi e largo 7,5 piedi. La NASA ha lavorato con la tecnologia di stampa 3D per contenere i costi e ridurre il peso del veicolo. Terran 1 comprende nove motori prodotti mediante produzione additiva realizzati con una lega di rame in grado di resistere a temperature prossime ai 6.000 gradi Fahrenheit.

Una camera di combustione prodotta con produzione additiva viene mostrata a metà del processo.

Il razzo è stato realizzato presso il Glenn Research Center della NASA a Cleveland in un'iniziativa che in realtà è chiamata Game Changing Development (GCD). Il programma è stato lanciato per sviluppare tecnologie spaziali per future missioni spaziali e fornire soluzioni a importanti esigenze nazionali. GCD collabora con team di ricerca e sviluppo su idee promettenti attraverso la modellazione analitica, i test e la dimostrazione di voli spaziali di carichi utili ed esperimenti.

Per migliorare le prestazioni alle alte temperature, GCD ha sviluppato un materiale di leghe a base di rame noto come Glenn Research Copper o GRCop. Il materiale è stato progettato per camere di combustione nei motori a razzo ad alte prestazioni. La lega è una combinazione di rame, cromo e niobio. GRCop è stato sviluppato per elevata resistenza, elevata conduttività termica ed elevata resistenza allo scorrimento viscoso, che consente maggiori sollecitazioni e deformazioni nelle applicazioni ad alta temperatura. GRCop offre anche una buona fatica a basso numero di cicli, che previene guasti ai materiali in condizioni superiori a 900 gradi Fahrenheit. Si tratta di un 40% in più rispetto alle tradizionali leghe di rame.

Gli ingegneri dei materiali della NASA Dave Ellis e Chris Protz ispezionano la prima camera di combustione GRCop prodotta con additivi.

David Ellis ha sviluppato la famiglia di leghe GRCop come studente laureato sostenuto dalla NASA durante l'era dello Space Shuttle. Ha continuato a lavorare sulle leghe e sulle loro applicazioni per tutta la sua carriera, concentrandosi sulla durabilità del materiale. "All'epoca, i rivestimenti della camera di combustione del motore principale dello Space Shuttle venivano generalmente sostituiti dopo una o cinque missioni", ha spiegato Ellis in una nota. "La nostra ricerca è stata in grado di dimostrare che GRCop-84 raggiungerebbe facilmente l'obiettivo di 100 missioni tra servizio di manutenzione e 500 missioni di vita del motore."

Il team di Ellis ha lavorato con numerosi progetti e programmi, tra cui la Rapid Analysis and Manufacturing Propulsion Technology (RAMPT) della NASA, utilizzando diverse versioni delle leghe GRCop. L’iterazione più recente, denominata GRCop-42, utilizza metodi di produzione additiva per creare camere di combustione monopezzo e multimateriale e gruppi di camere di spinta per motori a razzo. Il risultato sono stati componenti della camera di spinta con prestazioni migliorate, peso ridotto e costi inferiori.

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