‘s Werelds grootste 3D geprinte raketmotor is ruim 1,3 meter hoog

Het Chinese bedrijf Eplus3D en Saoedische partner Leap71 toonden op Formnext hun kunnen met de gezamenlijke productie van ‘s werelds grootste 3D-geprinte raketmotor in één stuk.

De 200kN-stuwraket is meer dan 1,3 meter hoog en is ontworpen door Leap71 met behulp van het Noyron Large Computational Engineering Model. Noyron distilleert technische kennis, logica, fysica en productiebeperkingen in computationele AI voor het ontwerp van complexe machines.

De 200kN-stuwraket, aangedreven door cryogene vloeibare zuurstof en kerosine, is een verre verwant van de Noyron TKL-5-raketmotor die Leap71 in juni succesvol afvuurde, maar is 40 keer krachtiger. Hij combineert voorheen afzonderlijke componenten in één ontwerp en werd additief vervaardigd van AlSi10Mg, een hoogwaardige aluminiumlegering, op een Eplus3D EP-M650-1600 Metal Powder Bed Fusion (MPBFTM)-printer met behulp van zes 500W-lasers.

Josefine Lissner, Managing Director van Leap71: “Onze computermodellen kunnen ruimte-hardware autonoom ontwerpen zonder CAD. Maar beperkingen van huidige Additive Manufacturing (AM)-processen, waaronder de kleine bouwvolumes van de meeste industriële 3D-printers, hebben ons nog steeds tegengehouden. Ik prijs Eplus3D voor het verleggen van de grenzen, niet alleen in printformaat, maar ook in termen van herhaalbaarheid van hoogwaardige eindresultaten, die onze verwachtingen overtroffen.”

354 uur printen

Het bouwvolume van 650x650x1600 mm van de EP-M650H-printer stelde Leap71 in staat om een ​​volledig geïntegreerde stuwgeometrie te ontwerpen die Eplus3D in één ononderbroken printproces produceerde, dat 354 uur duurde.

Traditioneel bestaan ​​raketstuwers uit veel onderdelen, die allemaal moeten worden geassembleerd, afgedicht tegen hete gassen en afzonderlijk op kwaliteit moeten worden gecontroleerd. De gedemonstreerde stuwmotor integreert alle motorcomponenten, waaronder de verbrandingskamer, het mondstuk, de koelkanalen, de spruitstukken en de structurele elementen in één 3D-printbaar onderdeel.

De motor is vervaardigd uit een hoogwaardige aluminiumlegering. Aluminium is echter een uitdagend materiaal voor voortstuwingstoepassingen, vanwege het lage smeltpunt en de lage reactiviteit met zuurstof. De raketmotor maakt gebruik van een dubbele warmtebeheerstrategie: cryogene vloeibare zuurstof koelt regeneratief de hoofdverbrandingskamer en kerosinebrandstof voor het bovenste deel van het mondstuk. Er is gekozen voor een laaghoogte van 60 µm om de ruwheid van de kanaalwanden te minimaliseren en het drukverlies door wrijving te verminderen.

Door de printparameters voor hoogwaardige materialen nauwkeurig af te stemmen, heeft Eplus3D de printnauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit naar een niveau getild dat resulteerde in een eindproduct dat de kwaliteitsvereisten van de thruster overtrof, zonder dat er nabewerking nodig was.