Двигун був створений за кілька днів із використанням процесу SLM

Добре продумане охолодження, стабільна легка конструкція та матеріал, який важко обробляти - корпус для виробництва добавок. У процесі SLM за короткий час був створений монолітний двигун.

Cellcore та SLM Solutions виготовляють двигун із матеріалу IN718, використовуючи процес SLM, який поєднує кілька окремих компонентів в одному компоненті.

Застосовуючи процес виготовлення добавки, час виготовлення можна скоротити до п’яти робочих днів.

Завдяки технології SLM можна значно заощадити за рахунок економії дорогих, трудомістких виробничих етапів та спрощення конструкції двигуна.

У звичайній конструкції охолоджувальні канали розмелюють у заготовку, а потім знову закривають на багатьох етапах роботи. Якщо ви хочете виготовити двигун зі складними конструкціями, це означає, що весь виробничий процес займає щонайменше півроку і, отже, дуже витратний. Вимоги в аерокосмічній галузі також надзвичайно високі. Мало того, що необхідна міцна легка конструкція, матеріали також повинні витримувати особливо високі навантаження.

Селективне лазерне плавлення (SLM, Selective Laser Melting) пропонує широкий спектр можливостей у виробництві компонентів на основі металів. Наприклад, їх можна виготовити безпосередньо з внутрішніми конструкціями та у стійкій легкій конструкції. Ще однією перевагою є інтеграція декількох компонентів в один компонент. Ця функціональна інтеграція та низький рівень витрат на подальшу обробку призводять до значної економії витрат у процесі виробництва. За допомогою ракетного двигуна Cellcore тепер продемонстрував, як переваги процесу УУЗР можуть бути оптимально використані в аерокосмічній промисловості. У співпраці з SLM Solutions з матеріалу IN718 була створена монолітна заготовка.

Двигун, вироблений Cellcore і SLM Solutions, є упорною камерою, основним елементом рідкого двигуна зі стінкою камери згоряння, впуском палива та форсункою з входом для окислювача. У камері згоряння відбувається хімічна реакція, яка виділяє газ. Цей газ розширюється внаслідок розвитку тепла і викидається з величезною силою. Тяга, необхідна для приведення в рух ракети, створюється шляхом віддачі. В процесі горіння в камері виникають дуже високі температури, через що стіну потрібно охолодити, щоб вона не обгоріла. Для цього рідке паливо, гас або водень, спрямовується вгору через охолоджувальні канали в стінці камери згоряння, перш ніж воно потрапляє в камеру згоряння через головку впорскування. Там паливо змішується з окисником і спалюється за допомогою свічки запалювання.

Філігранне охолодження конструкції для підвищення ефективності

Використовуючи процес виробництва добавок від SLM Solutions, час виготовлення можна скоротити до п’яти робочих днів, що призводить до значної економії часу та витрат. Монолітний ракетний двигун, виготовлений за технологією SLM, що складається з інжектора та упорної камери, поєднує в собі цілісну конструкцію, тобто поєднання численних окремих компонентів в одному компоненті, з багатофункціональною полегшеною конструкцією.

Основним елементом є внутрішня структура, розроблена Cellcore, яка може бути виготовлена лише за технологією SLM. Це гарантує стабільність і підходить для транспортування тепла. Властивості цього структурного охолодження явно перевершують звичайні підходи, такі як прямокутні, концентричні канали охолодження. Структурне охолодження забезпечує оптимальне співвідношення між стабільністю та використанням маси та має низький опір потоку при великій площі поверхні одночасно. Це не тільки більш ефективно, воно також інтегрує додаткові функції. Структура решітки також забезпечує зниження ваги в порівнянні зі звичайно виготовленими компонентами.

Процес SLM обробляє нікель-хромовий сплав

Рішення SLM підтримали Cellcore у підготовці складного компонента, щоб оптимально підготувати його до процесу SLM. Це включало розробку конкретних параметрів для геометрії компонента, включаючи оптимізацію нижньої шкіри та оптимальну орієнтацію компонента в просторі установки. Щоб уникнути помилок, також були визначені критичні ділянки будівництва, що забезпечило успіх будівельних робіт. Для задоволення високих вимог до матеріалів в аерокосмічній промисловості двигун виготовлений із нікель-хромового сплаву IN718. IN718 - це затверділий до опадів матеріал, який має чудову міцність на розрив, втому, повзучість та руйнування до температури 700 ° C. Це робить IN718 важливим сплавом для літальних апаратів та компонентів газових турбін, а також для інших різноманітних високотемпературних застосувань, таких як ракетний привід. При звичайній обробці матеріал важко обробляти з великим зносом інструменту.

Двигун був надрукований на машині SLM 280 від SLM Solutions. Простір установки машини становить 280 мм × 280 мм × 365 мм, і вона працює за запатентованою багатоструменевою технологією. Поводження з порошком регулюється блоком подачі порошку (PSV), що позбавляє потреби вручну заправляти порошок за допомогою окремих пляшок для порошку. Наявний порошок просіюється за допомогою ультразвукового сита, інтегрованого в ПСВ, незадовго до подачі його в процес, щоб жодні великі частинки або сторонні тіла не могли потрапити в процес будівництва. Транспортування порошку між PSV і SLM-машиною повністю автоматизовано за допомогою газового конвеєра.

Після успішних будівельних робіт компонент спочатку розпаковується і виймається з базової плити. Крім того, опорні конструкції видаляються, а компонент переробляється. "Дослідження концепції показує величезний потенціал виробництва добавок як в аерокосмічному секторі, так і в інших галузях", - впевнений Андреас Крюгер, керуючий директор Cellcore. «Ми дуже вражені можливостями технології від SLM Solutions. Ми особливо вражені високим рівнем деталізації та якістю дуже тонкої багатофункціональної охолоджувальної конструкції ". Завдяки технології SLM можна значно заощадити витрати, заощадивши дорогі, трудомісткі виробничі кроки та спростивши конструкцію двигуна. Оскільки в традиційному виробництві інжекторні елементи виготовляються індивідуально, обробляються та вкручуються індивідуально.

Спрощена пост-обробка, незважаючи на складні структури

Для кисню в корпусі також фрезеруються канавки, які, в свою чергу, повинні бути забезпечені кришкою, щоб газ не випаровувався. Подальше закручування відбувається в чистому приміщенні. Численні робочі етапи, які вимагають власної переробки або, принаймні, складання, можуть поєднуватися у виробництві добавок і таким чином зменшуватися. Зусилля компонента після обробки мінімізовані, незважаючи на складну структуру завдяки виробництву добавок. Також слід уникати високого рівня зносу інструменту.

У Cellcore двигун ще не закінчений: «Зараз ми працюємо за принципом, показаним у різних проектах, - говорить Крюгер. "Таким чином можна досягти величезної доданої вартості, наприклад, для компонентів двигуна та турбіни або для інструментів з контролем температури".

Аддитивне виробництво сильно напружених компонентів в аерокосмічній промисловості набуває все більшого поширення. Перші ракети, виготовлені з адитивних матеріалів, повинні вийти в космос у 2021 році.

* Крістал Кілгор - директор з маркетингу SLM Solutions в 23560 Любек, тел. (04 51) 40 60-30 00