Un gruppo di aziende e istituti di ricerca della Corea del Sud è all’origine di un importante progresso nel campo delle tecnologie spaziali. Il Korean Institute of Industrial Technology (KITECH), il Korean Aerospace Research Institute (KARI), KP Aero Industries, AM Solutions e l’Università di Hanyang hanno unito le forze in un ambizioso progetto volto a promuovere la produzione additiva nel settore aerospaziale. Il loro obiettivo è quello di produrre serbatoi in titanio ad alta pressione, componenti essenziali dei lanciatori e dei satelliti, utilizzando la produzione additiva. Il team è riuscito a produrre e a dimostrare l’affidabilità di un serbatoio in titanio interamente stampato in 3D.
L’obiettivo del progetto era dimostrare la fattibilità e la resistenza di un serbatoio spaziale stampato in 3D in condizioni realistiche. Il serbatoio criogenico così ottenuto, realizzato in titanio, ha un diametro di 640 mm e una capacità di 130 litri. Per testarne le prestazioni in condizioni estreme, il serbatoio è stato congelato e sottoposto a un test di pressione criogenica, con risultati impressionanti. È infatti in grado di sopportare una pressione interna di 330 bar a -196 °C, raffreddato con azoto liquido. Si tratta del primo test al mondo riuscito su un contenitore ad alta pressione stampato in 3D in condizioni così estreme.
Prova di pressione criogenica (a sinistra) e prova di pressione a temperatura ambiente (a destra)
KITECH ha gestito il processo di produzione additiva utilizzando la tecnologia DED, che deposita il titanio strato dopo strato fondendolo contemporaneamente. Il processo di produzione comprendeva due semisfere in titanio, che sono state saldate insieme per formare un serbatoio monolitico dopo un trattamento termico e una lavorazione di precisione. Il monitoraggio in tempo reale ha consentito l’implementazione precisa di traiettorie di deposito ottimizzate, fondamentali per ottenere la precisione geometrica e l’integrità meccanica richieste.
La produzione additiva offre vantaggi significativi rispetto ai processi convenzionali, in particolare per il titanio. I metodi di produzione tradizionali soffrono di carenze di materiali per gli stampi e costi elevati. La stampa 3D ha superato questi limiti e offre vantaggi quali una maggiore efficienza dei materiali, libertà di progettazione e significativi risparmi sui costi.
Le due metà sono state realizzate utilizzando la tecnologia DED, quindi saldate insieme.
I serbatoi ad alta pressione sono componenti essenziali nel settore aerospaziale. Essi immagazzinano propellenti liquidi e contengono i gas utilizzati per il controllo dell’assetto e dell’altitudine dei veicoli spaziali. Le leghe di titanio sono particolarmente adatte grazie alla loro elevata resistenza, al loro peso ridotto e alla loro stabilità alle basse temperature, ma finora sono state difficili da produrre. Il progetto dimostra che i componenti stampati in 3D soddisfano questi requisiti. Il dottor Lee Hyup, di KITECH KAMIC, sottolinea: «Questa dimostrazione prova che le strutture prodotte con la stampa 3D su larga scala possono resistere in modo affidabile alle condizioni criogeniche e ad alta pressione che simulano gli ambienti operativi reali».
Il team di ricerca
Anche Kim Hyun-joon, dell’Istituto coreano di ricerca aerospaziale, vede un futuro promettente: «Continueremo la nostra collaborazione per eseguire test di pressione ciclici a pressioni operative e ottenere ulteriori certificazioni per la capacità di volo spaziale».
Questo progetto segna una tappa importante nello sviluppo di sistemi spaziali sicuri, efficienti e orientati al futuro, e dimostra il grande potenziale della stampa 3D nella produzione industriale di componenti critici. Per ulteriori informazioni, clicca QUI.
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*Crediti per tutte le foto: KITECH
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