{"id":63073,"date":"2023-01-11T00:02:33","date_gmt":"2023-01-10T23:02:33","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/es\/?p=63073"},"modified":"2023-01-11T08:54:40","modified_gmt":"2023-01-11T07:54:40","slug":"launcher-motores-cohetes-criticos-071220222","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/es\/launcher-motores-cohetes-criticos-071220222\/","title":{"rendered":"La fabricaci\u00f3n aditiva de metal mejora el rendimiento de los motores de cohetes cr\u00edticos"},"content":{"rendered":"

Es un hecho que los sat\u00e9lites desempe\u00f1an un papel fundamental en nuestras vidas. No s\u00f3lo proporcionan informaci\u00f3n sobre las nubes, los oc\u00e9anos, la tierra y el aire para predecir el tiempo y el clima. Tambi\u00e9n son fundamentales para las comunicaciones diarias y mucho m\u00e1s. Pero \u00bfsab\u00edas que los sat\u00e9lites se hacen cada vez m\u00e1s peque\u00f1os? Hoy en d\u00eda, los sat\u00e9lites<\/a> son m\u00e1s baratos de producir porque son m\u00e1s ligeros que las versiones anteriores, lo que se traduce en menores costes de lanzamiento. En consecuencia, las empresas tambi\u00e9n trabajan para crear cohetes m\u00e1s peque\u00f1os y de menor coste para apoyarlos. Una de las empresas m\u00e1s destacadas en este \u00e1mbito es Launcher.<\/span><\/p>\n

La startup californiana Launcher se fund\u00f3 en 2017 para hacer frente a la creciente demanda de lanzamientos, que est\u00e1 superando a la oferta. De hecho, se espera que el mercado de lanzamiento de sat\u00e9lites crezca de 8.000 a 38.000 millones de d\u00f3lares en 2030. La empresa combina la tecnolog\u00eda de propulsi\u00f3n l\u00edquida y la impresi\u00f3n 3D de metal<\/a> para crear cohetes y veh\u00edculos de transferencia eficientes para poner en \u00f3rbita peque\u00f1os sat\u00e9lites. Han desarrollado el motor de cohete de bajo coste Launcher Engine-2 (E2), optimizado para su producci\u00f3n en serie. \u00bfLa meta? Crear el motor de cohete l\u00edquido de mayor rendimiento de su clase y ser el componente central de empuje del cohete ligero de Launcher. Y para realizar este innovador dise\u00f1o, Launcher recurri\u00f3 a la fabricaci\u00f3n directa de Stratasys y a la tecnolog\u00eda de fabricaci\u00f3n aditiva de metal de Velo3D.<\/span><\/p>\n

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Prueba del motor. (Cr\u00e9ditos: Launcher\/John Kraus Photography)<\/p><\/div>\n

El motor de cohete l\u00edquido E-2 de Launcher<\/h3>\n

Como hemos mencionado, el motor de cohete l\u00edquido E-2 ha sido dise\u00f1ado para formar parte de los cohetes de alto rendimiento de Launcher. El motor de 22.000 lbf (libras de fuerza), propulsado por LOX (ox\u00edgeno l\u00edquido)\/RP-1 (queroseno), est\u00e1 considerado como el motor de mayor rendimiento del mundo para lanzamientos peque\u00f1os. Impreso en 3D con una aleaci\u00f3n de cobre, tiene una eficacia de combusti\u00f3n del 98% y un rendimiento de 365s Isp. Adem\u00e1s, gracias a su elevado equilibrio, el impulsor de la bomba LOX puede girar a 30.000 rpms en condiciones criog\u00e9nicas, todo ello mientras transporta ox\u00edgeno l\u00edquido.<\/span><\/p>

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Sin embargo, el car\u00e1cter innovador y de alto rendimiento del cohete E-2 hace que su fabricaci\u00f3n no sea tan sencilla. La turbobomba, incluido su impulsor, es un reto al que hacer frente. Max Haot, fundador y director general de Launcher, explic\u00f3 la dificultad del proyecto, se\u00f1alando: <\/span>\u201cSi nos fijamos en cualquier motor de cohete l\u00edquido que pueda alcanzar la \u00f3rbita, la turbobomba es una de las partes m\u00e1s dif\u00edciles del proyecto… o, como m\u00ednimo, la mitad del desaf\u00edo. Y si hablamos de una turbobomba para una etapa de combusti\u00f3n de ciclo cerrado, ese nivel de desaf\u00edo aumenta\u201d<\/span><\/i>.<\/span><\/p>\n

Y aunque se eligi\u00f3 la fabricaci\u00f3n aditiva de metal para el proyecto, los errores no se pueden permitir en este nivel de alto rendimiento. Haot coment\u00f3: <\/span>\u201cQuiero se\u00f1alar lo significativo que es esto. Estamos tratando con ox\u00edgeno l\u00edquido y un impulsor que gira a 30.000 rpm para producir aproximadamente un megavatio de potencia de la turbina. En este tipo de entorno, a 4000psi de presi\u00f3n de descarga, cualquier anomal\u00eda, cualquier roce entre el rotor y el estator, puede dar lugar a un desmontaje inmediato, r\u00e1pido e imprevisto\u201d<\/span><\/i>. Por lo tanto, las tecnolog\u00edas innovadoras ser\u00edan la clave.<\/span><\/p>\n

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Secci\u00f3n de la voluta de la bomba de ox\u00edgeno l\u00edquido que alimenta el motor E-2 (Cr\u00e9ditos: Launcher)<\/p><\/div>\n

Launcher recurri\u00f3 a Stratasys Direct Manufacturing, que utiliz\u00f3 la soluci\u00f3n Sapphire\u00ae de Velo3D<\/a> para crear el impulsor inductor bien equilibrado. Este componente cr\u00edtico acelera e impulsa el LOX hacia la c\u00e1mara de combusti\u00f3n, creando un mayor flujo de fluido y m\u00e1s empuje para el cohete. El impulsor del E-2 se cre\u00f3 integrando dos piezas impresas en 3D por separado, un inductor y un impulsor, en un componente cohesionado y eficiente. El material elegido fue INCONEL 718, un material resistente a la corrosi\u00f3n con una buena compatibilidad con LOX y una excelente resistencia mec\u00e1nica a temperaturas criog\u00e9nicas.<\/span><\/p>\n

\u00bfC\u00f3mo se us\u00f3 la fabricaci\u00f3n aditiva de metal?<\/h3>\n

Si Launcher pod\u00eda elegir cualquier tecnolog\u00eda, \u00bfpor qu\u00e9 se decant\u00f3 por la fabricaci\u00f3n aditiva de metal de Velo3D? Este m\u00e9todo tiene varias ventajas, especialmente en lo que respecta a la reducci\u00f3n de costes y la libertad de dise\u00f1o. Sin embargo, no sirve cualquier soluci\u00f3n. Para conseguir las propiedades necesarias, la pieza no se pod\u00eda hacer con soportes internos o estando inclinada, lo que llev\u00f3 a Stratasys Direct a optar por utilizar el sistema Velo3D Sapphire\u00ae gracias a su capacidad de imprimir piezas sin soportes.<\/span><\/p>\n

Inclinar la pieza en la fabricaci\u00f3n impedir\u00eda al equipo tener un componente giratorio bien equilibrado, por lo que imprimir en plano era fundamental. Pero esto no ser\u00eda posible con otras soluciones, ya que para evitar los soportes internos (que son necesarios en geometr\u00edas complejas para muchas soluciones de impresi\u00f3n 3D de metal), deben inclinar la pieza. Pero este no es el caso con el sistema Sapphire\u00ae de Velo3D.<\/span><\/p>\n

La soluci\u00f3n de Velo3D es \u00fanica en fabricaci\u00f3n aditiva por su libertad de dise\u00f1o, encarnando el lema de la empresa \u201cImprime la pieza que quieres y necesitas, sin compromisos\u201d. Esta libertad es el resultado de varios factores, incluyendo el hecho de que Velo3D ofrece una soluci\u00f3n avanzada de metal totalmente integrada. Esto incluye su software de preparaci\u00f3n de impresi\u00f3n Flow\u2122 y el software Assure\u2122 para la validaci\u00f3n de la calidad. Adem\u00e1s, es capaz de imprimir \u00e1ngulos bajos de hasta cero grados. Esta \u00faltima parte era especialmente importante para Launcher, ya que significaba que la pieza pod\u00eda imprimirse en plano.<\/span><\/p>\n

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Las dos impresoras Sapphire de Launcher. (Cr\u00e9ditos: Launcher)<\/p><\/div>\n

Dado que tener que inclinar la pieza comprometer\u00eda su calidad debido a la acumulaci\u00f3n de tensiones durante la construcci\u00f3n, esto habr\u00eda impedido la creaci\u00f3n de un componente giratorio bien equilibrado. Seg\u00fan Stratasys Direct, con el sistema Velo3D fue posible imprimir los impulsores en la orientaci\u00f3n ideal y evitar la necesidad de soportes internos que da\u00f1aran la pieza final. Andre Ivankovic, ingeniero mec\u00e1nico de Launcher, explic\u00f3: <\/span>\u201cAl imprimir la pieza en plano, conseguimos una buena distribuci\u00f3n sim\u00e9trica de la masa de la pieza en relaci\u00f3n con ese eje central de rotaci\u00f3n\u201d<\/span><\/i>.<\/span><\/p>\n

Los resultados finales<\/h3>\n

La pieza resultante ten\u00eda que pasar por un postratamiento<\/a> y pasos de validaci\u00f3n exhaustivos y personalizados antes de poder finalizarla. Para ello, Stratasys Direct mecaniz\u00f3 parcialmente el componente para eliminar todo el polvo de los canales internos antes de someterlo a tratamientos t\u00e9rmicos certificados. El siguiente paso fue confirmar que el impulsor cumpl\u00eda los requisitos de densidad e integridad del material antes de los procesos t\u00e9rmicos.<\/span><\/p>\n

La experiencia en impresi\u00f3n 3D de Stratasys Direct y el riguroso posprocesamiento secundario con la capacidad de Velo3D de imprimir sin soportes, garantiz\u00f3 una construcci\u00f3n exitosa de una pieza altamente compleja y funcional. Y las pruebas realizadas hasta ahora han sido un \u00e9xito. De hecho, recientemente Launcher prob\u00f3 con \u00e9xito la turbobomba del motor E-2 para la Fuerza Espacial de los Estados Unidos en una campa\u00f1a en el Centro Espacial Stennis de la NASA. All\u00ed, el equipo de pruebas del E-2 fue capaz de alcanzar o superar todos los objetivos de potencia, presi\u00f3n de entrada y salida, eficiencia y vibraci\u00f3n en el transcurso de 11 pruebas. Puedes encontrar m\u00e1s informaci\u00f3n sobre c\u00f3mo se fabric\u00f3 el E-2 utilizando la soluci\u00f3n Sapphire\u00ae de Velo3D<\/span>\u00a0AQU\u00cd<\/a>.<\/p>\n