Il potenziale della manifattura additiva nel settore aerospace
Il settore spaziale è quotidianamente alla ricerca di soluzioni per migliorare l’efficienza delle strutture delle proprie astronavi ed elaborare parti dalle geometrie complesse. Negli ultimi anni organizzazioni come la NASA, l’ESA e la SpaceX hanno condotto numerose caratterizzazioni per poter comprendere al meglio il potenziale della manifattura additiva e ipotizzare nuovi metodi di produzione.
Sebbene sia fondamentale che le parti e i componenti presenti siano in primis affidabili e certificati, anche l’investimento economico e gli standard qualitativi richiesti risultano essere notevolmente rilevanti.
Storicamente i componenti prodotti per applicazioni spaziali sono affidati a metodi tradizionali con una conseguente limitazione nelle geometrie delle parti e consistenti costi legati a tempistiche e bassi volumi di produzione.
Manifattura additiva Roboze: prestazioni spaziali
La manifattura additiva apre nuove opportunità al settore con una consistente riduzione dei pesi grazie al metodo di costruzione che aumenta la complessità degli oggetti sin dalla fase di design, e grazie a nuovi materiali in sostituzione dei metalli con più basse densità, offrendo un potenziale miglioramento delle performance e una conseguente riduzione del carburante necessario. Tutto questo si traduce in abbattimento dei costi richiesti per liberarsi dell’attrazione gravitazionale terreste e dei costi di processo e approvvigionamento.
La temperatura del sistema è uno dei fattori che incide sull’efficienza del carburante dei motori a getto, infatti a un aumento della temperatura corrisponde proporzionalmente un aumento dei consumi. La stampa 3D permette la costruzione di motori con sistemi di raffreddamento più efficienti, riducendo la temperatura della camera di combustione e quindi la quantità di carburante utilizzato.
Stampa 3D Roboze nel settore Spaziale: vantaggi e opportunità
La stampa 3D Roboze consente di progettare parti con materiali altamente performanti come il CARBON PEEK, PEEK o l’ULTEM ™ AM9085F:
- Il CARBON PEEK è un materiale composito rinforzato con fibra di carbonio, con le caratteristiche più straordinarie in termini di resistenza meccanica, termica e chimica. L’aggiunta della fibra di carbonio rende infatti la matrice in PEEK ancor più resistente dal punto di vista meccanico e consente di spingersi oltre nel processo di Metal Replacement anche nei settori industriali più estremi come lo Space. Utilizzato in una vasta gamma di settori industriali, il Carbon PEEK, viene scelto in aree molto specifiche in cui è richiesta un ulteriore aumento delle prestazioni meccaniche rispetto al PEEK. Di seguito è possibile vedere un Cubesat, satellite miniaturizzata utilizzato nel settore spaziale e nella ricerca, realizzato con il materiale CARBON PEEK di Roboze. La parte incorpora una tanica di carburante con tubo di uscita, fori per il passaggio dei cavi, ed è stato studiato per essere stampato senza supporti, riducendo il tempo di stampa ed il costo.
- Il PEEK è un termoplastico semicristallino, certificato dal “Outgassing ECSS QST70” che garantisce proprietà di schermatura del degassamento dei materiali per la fabbricazione di veicoli spaziali e apparecchiature associate. Il test del vuoto termico stabilisce infatti i parametri critici di progettazione, temperatura e pressione; ed i criteri di accettazione.
- L’ULTEM ™ AM9085F è un polimero amorfo, conosciuto per la sua particolare capacità di autoestinguenza. La certificazione UL 94-VO e FST (flame,smoke and toxicity) attesta l’elevata resistenza allo sviluppo di fiamme e l’atossicità dei fumi sviluppati durante la sua combusione. Potrebbe quindi essere utilizzato per parti collocate all’esterno dei veicoli spaziali, soggette ad alte dosi di radiazioni e cambi di temperatura estremi.
La stampa 3D permette di:
- Progettare esplorando le varie alternative di design possibili al fine di apportare vantaggi a livello di riempimento della parte garantendo allo stesso tempo la resistenza necessaria per poterla utilizzare in modo corretto;
- Utilizzare materiali alternativi per consentire una maggiore leggerezza piuttosto che una particolare resistenza meccanica, al calore o ad agenti chimici;
- Ottimizzare il layout con forme geometriche complesse eliminando le parti superflue, minimizzando la quantità di materiale utilizzato.
Ulteriori vantaggi della stampa 3D possono derivare anche dall’automazione dei processi: uno dei problemi maggiormente riscontrati nella produzione di missili e satelliti è rappresentato dall’effettiva impossibilità di realizzare piccole serie di lotti o prototipi se non sostenendo alti costi di produzione. I sistemi di stampa 3D Roboze svolgono un ruolo fondamentale in questo contesto poiché i vantaggi derivanti risultano essere concreti ed immediati.
Puoi produrre parti scegliendo di implementare le soluzioni Roboze direttamente nei tuoi processi o scegliere di realizzarli On Demand e Just in Time con il supporto del network 3D Parts, centri specializzati distribuiti nel mondo che utilizzano le piattaforme Production Roboze per la produzione di parti con alti standard qualitativi dove e quando vuoi.
Se vuoi conoscere i numerosi vantaggi offerti da Roboze nella produzione di parti per il settore spaziale, contatta uno dei nostri consulenti: info@roboze.com
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