AMCM de EOS ha completado el motor de cohete a gas de impresión 3D más grande del mundo. El motor fue diseñado completamente en el software empresarial alemán Hyperganic Core utilizando algoritmos de software avanzados, eliminando la necesidad de cualquier proceso de modelado CAD manual y, al mismo tiempo, posiblemente siendo la pieza fabricada aditivamente más compleja jamás producida, rompiendo todos los flujos de trabajo tradicionales. Impreso en cobre en la enorme instalación de impresión 3D de 1 m de volumen de construcción de AMCM, el motor mide 80 cm de altura.
Potente algoritmo
Este motor de cohete Aerospike demuestra las posibilidades de combinar el poder de los algoritmos de software con el sistema de impresión aditiva 3D más avanzado del mundo.
Los motores de cohetes accionados por aire ofrecen ventajas significativas sobre los diseños tradicionales de boquillas de campana. El motor Aerospike es un motor cohete que mantiene su eficiencia aerodinámica en una amplia gama de altitudes. Pertenece a la categoría de motores de boquilla altamente compensados.
Los motores Aerospike utilizan el 25-30% del combustible a bajas altitudes, donde el empuje es el más exigente para la mayoría de las misiones. Los motores Aerospike son grandes avances en cohetería, e incluso vale la pena perseguir una fracción de un por ciento. El desafío siempre es enfriar los picos en medio de un escape extremadamente caliente.
Este diseño de motor Aerospike es eficiente y se basa en los últimos conocimientos en ingeniería de hardware espacial combinados con el cuerpo de conocimiento utilizado para el diseño de intercambiadores de calor hipergánicos. El concepto Aerospike es bien conocido y fácil de entender. Los primeros diseños aparecieron en las décadas de 1960 y 1970, pero en ese momento la NASA tuvo que optar por una boquilla tradicional en forma de campana porque enfriar las púas no era posible utilizando técnicas tradicionales de ingeniería y fabricación en el diseño del Aerospike.
En cierto modo, el Aerospike necesita ser un intercambiador de calor gigante y ultra eficiente que use oxígeno líquido criogénico para evitar que los picos se derritan, y la impresión 3D hace que esos desafíos de fabricación sean muy fáciles.
En minutos, Hyperganic Core puede crear prácticamente cualquier diseño de motor imaginable, incluidos cabezales de chorro, sistemas avanzados de transferencia de calor y geometrías complejas de combustores, con diferentes niveles de empuje y diferentes tamaños, con un software que puede iterar y adaptar rápidamente el mejor diseño en cuestión de minutos en una iteración.
Generar piezas automáticamente
Hypertonic ha desarrollado un software de diseño a nivel de vóxel para la fabricación aditiva que elimina las restricciones de diseño de los archivos STL. Hypertonic genera automáticamente piezas a través de algoritmos para crear estructuras biónicas funcionales complejas.
El principio detrás del diseño es el diseño a través de algoritmos matemáticos, sin ningún modelo CAD. El modelo de motor de cohete de impresión 3D se crea a través de un proceso de evolución digital. El algoritmo en el proceso de evolución generará cientos de modelos variantes, y el software realizará la verificación de simulación física en estos modelos para filtrar los modelos más adecuados. El diseño resultante del motor de cohete impreso en 3D tiene un aspecto completamente diferente al de un diseño humano.
El diseño de los dos motores con una altura de 80 cm y una altura de 40 cm no es el mismo, no solo el tamaño. Las piezas para fabricación aditiva son a menudo muy complejas y difíciles de implementar con el software CAD tradicional. Hypertonic aborda esta dificultad con modelos 3D a nivel de vóxel que se pueden ver en CAD. El modelo de negocio de Hyperganic también es innovador, no venden software, pero proporcionan a los clientes parámetros de impresión para el éxito, lo que podría significar que Hyperganic crea un modelo de reparto de ingresos para los clientes.
El motor Aerospike cuenta con una boquilla en forma de campana que comprime el gas en expansión. La forma básica es una campana girada al revés. El diseño del colector de escape Aerospike es básicamente lo opuesto a un cohete tradicional en forma de campana. El empuje del cohete tradicional en forma de campana comúnmente utilizado en el transbordador espacial se reduce gradualmente. El concepto de diseño de la estructura Aerospike puede mantener el empuje del cohete después de que sale del suelo.
Las estructuras Aerospike son difíciles de construir mediante técnicas de fabricación tradicionales, incluida una serie de dificultades de ingeniería asociadas: enfriamiento, peso y costos de fabricación. A través de la tecnología de impresión 3D, se pueden crear geometrías complejas, incluidas piezas que son propensas a la interferencia por mecanizado, que pueden resolverse de manera efectiva mediante la tecnología de impresión 3D. Con la tecnología de impresión 3D actual y nuevos materiales como las aleaciones de cobre, se puede construir un motor Aerospike funcional y económicamente viable con poco costo y tiempo.