Zážeh motoru se spalovací komorou poprvé vyrobenou 3D tiskem

„Jde o světové prvenství,“ vysvětluje Steffen Beyer z Airbus Defence & Space, který celý projekt řídí. „Mezi zážehy byl i jeden trvající 32 minut, během něhož bylo dosaženo maximální výstupní teploty 1253 stupňů Celsia.“

„Demonstruje, že výkony srovnatelné s konvenčními motory mohou být dosažené i technologií 3D tisku.“
3D tisk představuje vytváření objektu ve vrstvách na rozdíl od tradičního odstraňování nepotřebného materiálů z pevného kusu. Díky tomu je k výrobě zapotřebí menší množství materiálu.“

Spalovací komora pro hydrazinový motor o tahu 10 N byla vytištěna z platino-rhodiové slitiny za použití laserového paprsku, který přitavoval kovový prášek.

„Naším cílem bylo odzkoušet alternativní výrobní metody, které by mohly v budoucnu vést ke snížení nákladů na materiál,“ vysvětluje Laurent Pambaguian, který na projekt dohlížel za ESA.

„Na počátku jsme si přitom vůbec nebyli jisti, že jde o proveditelnou věc. Stejně jako jsme vůbec netušili, zdali je možné kovový prášek připravit v odpovídající kvalitě.“

„Při výrobě jsme pak sáhli po laserovém stroji běžně využívaném v klenotnictví. Ten totiž představuje dnešní průmyslovou špičku ve zpracování těchto materiálů.“

„Když vezmeme v úvahu, že platina dnes stojí zhruba 40 euro za gram, tak 3D tisk nabízí významné budoucí úspory,“ dodává Steffen Beyer.

„Pro různé zákazníky a účely vyrábíme ročně 150 až 300 motorů v této třídě. 3D tisk by přitom dovolil zkrátit výrobní cykly a mít celou výrobu mnohem flexibilnější. Tím bychom pružněji reagovali i na poptávku.“

Prototyp raketového motoru byl vyrobený a odzkoušený ve společnosti Airbus Defence & Space v německém Lampoldshausenu. Stalo se tak v rámci projektu ESA nazvaného AMTAC (Additive Manufacturing Technologies for Advanced Satellite Thrust Chamber).

Slitinu platiny a rhodia dodala německá firma Heraeus. Tu „atomizovala“ společnost Nanoval. Na výrobní procesy pak dohlížely německý Fraunhoferův institut laserové technologie v Cáchách a firma Obráběcí a tvářecí stroje v Augsburgu.

„Slitina platiny a rhodia byla vybrána pro první fázi testů jako nejzralejší platinová slitina vhodná pro další zpracování,“ vysvětluje Steffen Beyer.

„Následně se v další fázi pokusíme o tisk za pomoci slitiny platiny a iridia, která má celou řadu výhodných vlastností. Tuto slitinu ovšem není možné jednoduše vyrobit tradičními technologiemi jako je lití a kování, takže tisk představuje jedinou možnost, jak ji využít v kosmických aplikacích.“

Projekt je součástí dlouhodobé iniciativy ESA ARTES (Advanced Research in Telecommunications Systems).

„Úspěšný test je důležitým krokem vpřed k cíli, kterým je plná kvalifikace produktu v rámci ARTES,“ uvádí telekomunikační expert ESA Clive Edwards.

„Raketové motory vytvořené s pomocí této technologie mají výjimečný potenciál na trhu s motory zajišťujícími stabilitu a orientaci družic, protože nabízejí špičkový výkon za konkurenceschopnou cenu.“

„Současný úspěch otevírá cestu k dalšímu vývoji,“ vysvětluje vedoucí sekce materiálů ESA Tommaso Ghidini. „Nyní se snažíme zaměřit naši pozornost na další materiály jako je třeba Inconel nebo měď, na větší objemy a na výrobu motorů s tahem v řádu kilonewtonů pro použití na družicích i nosných raketách.“

„Náš ‘jízdní řád’, který byl připravený s aktivní pomocí zástupců průmyslu a členských zemí ESA, sumarizuje a koordinuje potřeby evropského průmyslu k tomu, aby bylo možné rutině využívat 3D tisku pro kosmické technologie. A to včetně kvalifikačních a verifikačních procesů.“

K tomu dodává Mikko Nikulainen, vedoucí divize technologií pro komponenty a kosmické materiály v ESA: „Potenciál 3D tisku představuje důležitý prvek v naší nové iniciativě zaměřené na pokročilé techniky výroby s orientací na technologie vedoucí ke snížení výrobních cen a časů při zlepšených výkonech a nárůstu konkurenceschopnosti.“