NASA prueba los límites de la impresión 3D con motor de cohete

Prueba realizada para un inyector de cohete fabricado con impresora 3D. (crédito: NASA/MSFC/David Olive)

El más grande componente para motor de cohete ha sido impreso usando impresora 3D y puesto a prueba en agosto 22 durante el encendido de un motor que generó un registro de 20,000 libras de empuje.

Esta prueba es un hito para muchos de los avances importantes que la NASA realiza en busca de reducir los costos de equipo espacial. Innovaciones como fabricación aditiva, o impresión 3D, hacer ver nuevas y más económicas capacidades en la industria espacial de Estados Unidos.

El componente probado durante el encendido del motor, un inyector, es un propulsor que alimenta un motor y proporciona el empuje necesario para enviar cohetes al espacio. Durante la prueba del inyector, oxígeno e hidrógeno gaseosos pasaron por el componente hacia una cámara de combustión y produjeron 10 veces más empuje que cualquier otro inyector previo fabricado por medio de impresión 3D.

“La prueba exitosa del inyector para cohete impreso con 3D acerca el objetivo de la NASA de reducir con tecnologías innovadoras el costo de equipo de vuelo”, indicó Chris Singer.

Cómo fue hecho

El componente fue fabricado utilizando fusión selectiva por láser. Este método permite construir capas de una aleación de níquel-cromo en polvo para formar el complejo inyector con sus 28 elementos para canalización y mezcla de propulsores. La parte era similar en tamaño a los inyectores que alimentan los motores de pequeños cohetes. El diseño es similar a los inyectores para motores grandes, tales como el motor RS-25 que alimentará el cohete del Sistema de Lanzamiento Espacial (SLS) de la NASA para misiones humanas de espacio profundo hacia asteroides o Marte.

“Todo este esfuerzo nos ayudó a tener una idea de lo que se requiere para construir partes grandes con 3D –desde el diseño, fabricación, hasta las pruebas”, dijo Greg Barnett, jefe de ingenieros del proyecto. “Esta tecnología puede aplicarse para cualquier motor del SLS”, o componentes de cohete que se construyen por por la industria privada”.

Una de las claves en reducir costos en la fabricación de partes para cohete es minimizar la cantidad de componentes. El inyector tenia sólo dos partes, mientras que inyectores probados con anterioridad tenían hasta 115 partes. Menor cantidad de partes requiere menos esfuerzo de ensamblaje, lo que significa que partes complejas fabricadas con impresión 3D tiene el gran potencial de reducir significativamente los costos.

El inyector “funcionó muy bien”

“Nosotros utilizamos el diseño de un inyector ya existente cuyo diseño había sido probado y modificado para funcionar con una impresora 3D”, explicó Brad Bullard, ingeniero de propulsión resonsable del diseño del inyector. “Podremos comparar directamente información de la prueba tanto para un inyector ensamblado tradicionalmente y el inyector impreso con 3D para ver si existe alguna diferencia en la ejecución”.

“Información proveniente de las pruebas, realizadas en presiones de hasta 1,400 libras por pulgada cuadrada y 6,000 grados Fahrenheit, indican que el inyector funcionó muy bien. En los días que vienen, los ingenieros realizarán una exploración computarizada y otras inspecciones para escudriñar el componente aún más a detalle”.

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El componente fue fabricado utilizando fusión selectiva por láser. Este método permite construir capas de una aleación de níquel-cromo en polvo para formar el complejo inyector con sus 28 elementos para canalización y mezcla de propulsores.