EOS' AMCM har færdiggjort verdens største 3D-print gasdrevne raketmotor. Motoren blev designet udelukkende i den tyske virksomhedssoftware Hyperganic Core ved hjælp af avancerede softwarealgoritmer, hvilket eliminerer behovet for enhver manuel CAD-modelleringsproces og er samtidig muligvis den mest komplekse additivt fremstillede del, der nogensinde er produceret - bryder alle traditionelle arbejdsgange. Printet i kobber på AMCM's massive 1 m byggevolumen 3D-printfacilitet, er motoren 80 cm høj.
Kraftig algoritme
Denne Aerospike-raketmotor demonstrerer mulighederne for at kombinere styrken af softwarealgoritmer med verdens mest avancerede 3D-print-additive produktionssystem.
Luftdrevne raketmotorer giver betydelige fordele i forhold til traditionelle klokkedysedesigns. Aerospike-motoren er en raketmotor, der bibeholder sin aerodynamiske effektivitet over en bred vifte af højder. Den tilhører kategorien af højt kompenserede dysemotorer.
Aerospike-motorer bruger 25-30 procent af brændstoffet i lave højder, hvor fremdriften er den mest krævende til de fleste missioner. Aerospike-motorer er enorme fremskridt inden for raket, og selv en brøkdel af en procent er værd at forfølge. Udfordringen er altid at køle pigge midt i ekstremt varm udstødning.
Dette Aerospike-motordesign er effektivt og bygger på den nyeste viden inden for hardwareteknik i rummet kombineret med den viden, der bruges til hyperganisk varmevekslerdesign. Aerospike-konceptet er velkendt og let at forstå. De første designs dukkede op i 1960'erne og 1970'erne, men på det tidspunkt måtte NASA vælge en traditionel klokkeformet dyse, fordi afkøling af piggene ikke var mulig ved brug af traditionelle ingeniør- og fremstillingsteknikker i Aerospikes design.
På en måde skal Aerospike være en gigantisk, ultraeffektiv varmeveksler, der bruger kryogen flydende oxygen til at forhindre spidserne i at smelte, og 3D-print gør disse produktionsudfordringer til en leg.
På få minutter kan Hyperganic Core skabe stort set ethvert tænkeligt motordesign, inklusive jethoveder, avancerede varmeoverførselssystemer og komplekse forbrændingsgeometrier, med forskellige trykniveauer og forskellige størrelser med software, der hurtigt kan iterere og tilpasse Kom op med det bedste design i et spørgsmål om minutter i én iteration.
Generer automatisk dele
Hypertonic har udviklet en voxel-niveau designsoftware til additiv fremstilling, der fjerner designbegrænsningerne for STL-filer. Hypertonisk genererer automatisk dele gennem algoritmer til at skabe komplekse funktionelle bioniske strukturer.
Princippet bag designet er design gennem matematiske algoritmer, uden nogen CAD-model. 3D-printerraketmotormodellen er skabt gennem en digital udviklingsproces. Algoritmen i evolutionsprocessen vil generere hundredvis af variantmodeller, og softwaren vil udføre fysisk simuleringsverifikation på disse modeller for at frasortere de mest egnede modeller. Det resulterende 3D-printede raketmotordesign har et helt andet udseende end et menneskeligt design.
Designet af de to motorer med en højde på 80cm og en højde på 40cm er ikke det samme, ikke kun størrelsen. Dele til additiv fremstilling er ofte meget komplekse og vanskelige at implementere med traditionel CAD-software. Hypertonic løser denne vanskelighed med 3D-modeller på voxel-niveau, der kan ses i CAD. Hyperganics forretningsmodel er også innovativ, de sælger ikke software, men giver kunderne printparametre for succes, hvilket kan betyde, at Hyperganic skaber en indtægtsdelingsmodel for kunderne.
Aerospike-motoren har en klokkeformet dyse, der komprimerer den ekspanderende gas. Grundformen er en klokke vendt vrangen ud. Designet af Aerospikes udstødningsmanifold er dybest set det modsatte af en traditionel klokkeformet raket. Skuffen fra den traditionelle klokkeformede raket, der almindeligvis bruges på rumfærgen, reduceres gradvist. Aerospike-strukturdesignkonceptet kan opretholde rakettens fremdrift, efter at den forlader jorden.
Aerospike-strukturer er vanskelige at konstruere ved traditionelle fremstillingsteknikker, herunder en række tilhørende tekniske vanskeligheder: køling, vægt og fremstillingsomkostninger. Gennem 3D-printteknologi kan der skabes komplekse geometrier, herunder dele, der er tilbøjelige til at interferere ved bearbejdning, hvilket effektivt kan løses med 3D-printteknologi. Med nutidens 3D-printteknologi og nye materialer såsom kobberlegeringer kan en funktionel og økonomisk levedygtig Aerospike-motor bygges med få omkostninger og tid.