L’applicazione del mese: LEAP 71 sviluppa un motore a razzo a propellente liquido con IA e stampa 3D

Il fatto che la stampa 3D possa contribuire a innovazioni e progressi rivoluzionari nel settore aerospaziale è confermato da numerosi esempi degli ultimi anni. La NASA e l’ESA testano continuamente il potenziale della stampa 3D nello spazio e numerose aziende di stampa 3D si sono specializzate in applicazioni spaziali ad alte prestazioni. Ora l’intelligenza artificiale sta entrando sempre più in scena ed è già stata indicata come il fattore rivoluzionario del futuro. L’esempio di LEAP 71 mostra come la combinazione di IA e stampa 3D possa portare ad approcci e risultati avanzati: l’azienda è riuscita a sviluppare e testare un motore a razzo a propellente liquido stampato in 3D con il suo strumento software Noyron basato sull’AI.

LEAP 71 è un’azienda con sede a Dubai che mira ad alimentare il progresso tecnologico con l’aiuto dell’ingegneria computazionale. L’azienda sviluppa prodotti di alta qualità per il settore aerospaziale e l’elettromobilità, nonché scambiatori di calore, e lavora con clienti internazionali. Per realizzare i suoi prodotti, LEAP 71 si affida a software altamente sviluppati e alla produzione additiva, utilizzata anche per la produzione del motore a razzo.

LEAP71 è stata fondata dall’ingegnere aerospaziale Josefine Lissner e dall’imprenditore Lin Kayser.

L’obiettivo del progetto era dimostrare le capacità del software proprietario Noyron, testando questo modello ingegneristico computazionale. Noyron utilizza algoritmi di intelligenza artificiale per implementare automaticamente processi logici e fisici nel processo di produzione. Utilizzando questo software, è stato possibile sviluppare il modello del motore a razzo TKL-5, completamente digitale e controllato dal computer senza alcun intervento umano. Ciò ha avuto anche un notevole impatto sui tempi di produzione. Eliminando la necessità di una progettazione CAD, la produzione del motore ha richiesto solo due settimane. È stato poi testato con successo il 14 giugno 2024 a Wescott, nel Regno Unito, e ha funzionato durante il primo test.

Sebbene LEAP 71 e il suo software Noyron abbiano svolto un ruolo fondamentale nel successo del motore a razzo, l’azienda si è avvalsa anche del supporto di altri esperti. Il motore è stato stampato su una EOS M290 da AMCM, pioniere tedesco della stampa 3D in metallo. Come materiale è stato utilizzato il rame, che consente di realizzare motori molto potenti con raffreddamento attivo. È stato coinvolto anche il team britannico “Race to Space” dell’Università di Sheffield, che ha fornito feedback e post-processing prima che il motore fosse testato per la prima volta presso il sito di prova di Airborne Engineering. Tutti i valori di temperatura e i parametri critici sono risultati entro i limiti durante il lancio di prova e le persone coinvolte hanno potuto confermare che il motore era intatto e ha funzionato come previsto.

Il motore è stato realizzato in rame con un processo di stampa 3D.

Il motore ha dimensioni compatte e una spinta di 5 kN, pari a 20.000 cavalli. Come molti altri sistemi avanzati, il sistema di propulsione utilizza ossigeno liquido cirogeno e paraffina per la propulsione. Questa combinazione di combustibili è stata una decisione deliberata da LEAP 71, nonostante la sua difficile gestione, in quanto la paraffina non solo fornisce la propulsione, ma raffredda anche il motore quando viene forzata attraverso sottili condotti, evitando così la fusione del motore. La temperatura di combustione interna è di circa 3.000°C, mentre la temperatura superficiale resta stabile e non supera i 250°C.

Oltre al sofisticato sistema di raffreddamento, gli ingegneri hanno fatto in modo che l’unità possa essere monitorata e i dati utilizzati attivamente. Grazie alle numerose connessioni per la misurazione della temperatura e della pressione, è possibile inserire i dati direttamente nel modello di calcolo Noyron. Questi dati possono essere utilizzati per rivedere il modello e sviluppare ulteriormente il software. Noyron ha potuto creare nuove varianti di progetto del modello di motore in meno di 15 minuti, che possono anche essere testate direttamente dopo la produzione. Josefine Lissner, ingegnere aerospaziale e amministratore delegato di LEAP 71, sottolinea l’importanza di Noyron per accelerare gli sviluppi:

Questa è una pietra miliare importante per noi, ma anche per l’intero settore. Ora possiamo creare automaticamente motori a razzo funzionali e passare direttamente alla convalida pratica. Dalla progettazione alla produzione, lo sviluppo di questo motore ha richiesto meno di 2 settimane. Nell’ingegneria tradizionale, questo sarebbe stato un lavoro di molti mesi o addirittura anni. Ogni nuova iterazione del motore richiede solo pochi minuti. L’innovazione nella propulsione spaziale è difficile e costosa. Con il nostro approccio, speriamo di rendere lo spazio più accessibile a tutti.

Per saperne di più su LEAP 71, QUI. Cosa ne pensi di questa applicazione del mese? Faccelo sapere lasciando un commento sui nostri social Facebook e LinkedIn. Trovi tutti i nostri video sul nostro canale YouTube! Non dimenticare di iscriverti alla nostra Newsletter settimanale per ricevere tutte le notizie sulla stampa 3D direttamente nella casella di posta!

*Crediti d’immagine: 3Dnatives