Duże elementy rakiet ze stopów tytanu są zwykle produkowane przy użyciu technologii kucia. Obecnie oczekuje się, że technologia druku 3D znacznie skróci czas produkcji. Zespół naukowców z Koreańskiego Instytutu Technologii Produkcji (KITECH) ogłosił, że duży zbiornik paliwa lotniczego i kosmicznego ze stopu tytanu, wyprodukowany metodą druku 3D, przeszedł krytyczny test wytrzymałości. Według doniesień, zbiornik paliwa wytrzymał ekstremalne temperatury i ciśnienia w pierwszym na świecie teście. Zespół odpowiedzialny za ten projekt wierzy, że opracowana przez nich nowa metoda druku 3D umożliwi szybsze i łatwiejsze wytwarzanie solidnych komponentów lotniczych.
Zbiornik paliwa ze stopu tytanu drukowany w 3D
Zespół KITECH wykorzystuje technologię druku 3D z ukierunkowanym osadzaniem energii (DED) do produkcji zbiorników paliwa. Metoda ta wykorzystuje laser do topienia metalowych drutów, a następnie, zgodnie z projektem cyfrowym, stopione druty ze stopu tytanu są układane warstwowo, tworząc komponenty. Ten wydrukowany w 3D zbiornik paliwa ze stopu tytanu ma średnicę 640 milimetrów i jest wykonany ze stopu tytanu Ti64. Jest to część wspólnego projektu Koreańskiego Instytutu Badań Kosmicznych (KARI), KP Aviation Industries, AM Solutions i Uniwersytetu Hanyang. Podczas testu zbiornik paliwa wytrzymał ciśnienie 330 barów podczas chłodzenia do -196 stopni C przy użyciu ciekłego azotu. Komponenty wysokiego napięcia mają kluczowe znaczenie w lotach kosmicznych; Mogą dostarczać paliwo płynne i kontrolować położenie samolotu. Muszą także utrzymywać wydajność, utrzymując niską temperaturę wymaganą-dla paliw pędnych niskotemperaturowych. Tradycyjnie producenci do produkcji tych komponentów stosują metody kucia. Proces ten wymaga stałej formy, która nie nadaje się do wytwarzania niestandardowych części o różnych rozmiarach.Dr. Lee Hyub, główny badacz w KITECH, wyjaśnił w oświadczeniu prasowym: „Ten test pokazuje, że wielkoskalowe konstrukcje wytwarzane metodą przyrostową (drukowanie 3D) są w stanie niezawodnie wytrzymać warunki niskiej temperatury i wysokiego ciśnienia symulujące rzeczywiste środowisko operacyjne. Stanowi to podstawę szerokiego zastosowania druku 3D w przemyśle lotniczym.
Poprzez testy ciśnieniowe w niskiej-temperaturze
Aby wyprodukować zbiornik paliwa, zespół KITECH najpierw stworzył oddzielnie dwie półkule. Następnie obrobić je i zespawać, tworząc pojemnik. Cały proces trwał trzy dni. Według zespołu badawczo-rozwojowego cały cykl produkcyjny trwa tylko kilka tygodni, czyli znacznie krócej niż w przypadku metod tradycyjnych. Naukowcy wskazali, że tradycyjne metody odlewania i kucia do produkcji dużych pojemników ze stopu tytanu wiążą się z wyzwaniami związanymi z dostawą materiałów, ograniczeniami projektowymi, a także rosnącymi kosztami i cyklami dostaw. Po wyprodukowaniu zespół-przeprowadził testy ciśnieniowe w niskiej temperaturze w KARI. Przetestuj umieszczenie kul ze stopu tytanu w obiekcie otoczonym betonową barierą. Zbiornik schładza się do -196 stopni C i poddaje działaniu ciśnienia 330 barów.
Testy wykazały, że kontener może wytrzymać ekstremalne warunki kosmiczne. Konieczne są jednak dalsze testy, aby sprawdzić, czy wytrzyma on wielokrotnie trudne warunki lotów kosmicznych. Jak zauważył Kim Hyun joon z KARI: „Będziemy nadal współpracować przy przeprowadzaniu cyklicznych testów warunków skrajnych pod presją pracy i zabieganiu o dodatkowe certyfikaty wymagane do certyfikacji lotów kosmicznych.
