3D 프린팅 우주선

3D-printed spacecraft

3D 프린팅은 스페이스X가 운용 중인 Falcon 9 비행에 비행 임계 추진 시스템 조립체를 처음 비행한 2014년 초 우주 비행 하드웨어 생산 버전에서 사용되기 시작했다.고온 고압 로켓 엔진 연소실[1], 소형 위성을 위한 전체 기계 우주 프레임과 일체형 추진제 탱크 등 다른 3D 프린팅 우주선 조립품들이 지상 시험되었다.[2]

3D 프린터로 제작한 로켓 엔진은 2017년 우주로 로켓을 쏘아 올렸고,[3] 2018년에는 궤도를 도는 데 성공했다.[4]

역사

3D 프린팅은 2014년 초 우주비행 하드웨어 생산 버전에서 사용되기 시작했다.스페이스X는 그해 1월 '머린 1D 엔진 9개 중 하나에 3D 프린팅 메인 산화제 밸브(MOV) 본체를 탑재한 팔콘 9 로켓'을 처음 띄웠다.이 밸브는 고압, 저온, 고진동 물리적 환경에서 엔진으로의 극저온 액체 산소 흐름을 제어하는 데 사용된다.[5]

2015~2016년에는 고온 고압 로켓 엔진 연소실과 수백kg의 소형 위성을 위한 전체 기계 우주 프레임과 추진제 탱크 등 다른 3D 프린팅 우주선 조립품을 지상 시험했다.[2]

2014년 6월, 에어로젯 로켓다인(AJR)은 "전적으로 3D 프린팅된 엔진을 제조하고 성공적으로 시험했다"고 발표했다.베이비 밴턴 엔진은 22kN(5000lbf)의 추력 엔진으로 LOX/케로센 추진체로 구동된다.[6]AJR은 2015년 3월까지 자사의 풀사이즈 AR-1 부스터 엔진용 부가 제조 부품에 대한 일련의 열화 시험을 완료했다.[7]

2019년 이전 출시한 신형 유나이티드 론치 얼라이언스 벌컨 출시 차량은 폴리머 100개, 메탈 부품 50개 등 150개 이상의 부품에 대해 3D 프린팅 평가를 하고 있다.[8]

2017년까지 3D 프린터로 제작한 로켓 엔진이 우주로 로켓을 성공적으로 발사했다.2017년 5월 25일, 메인 스테이지 로켓인 "거의 3D 프린팅으로 만들어진 엔진"에 의해 처음으로 동력을 공급받은 일렉트로닉 로켓이 뉴질랜드에서 우주로 발사되었다.[3]일렉트로닉스의 첫 궤도 발사 성공은 2018년 1월 21일이었다.[4]

적용들

로켓엔진

드래곤 V2 여객 수송 우주 캡슐을 위한 발사 탈출 시스템과 추진 착륙 추력을 제공하는 슈퍼드라코 엔진은 완전하게 인쇄된 최초의 로켓 엔진이었다.특히 엔진연소실은 니켈과 철의 합금인 실켈을 직접 금속 레이저 소거 공정을 이용해 프린팅해 매우 높은 온도에서 챔버 압력 6,900킬로파스칼(1,000 psi)으로 작동한다.엔진은 엔진 고장 시 결함 전파를 방지하기 위해 인쇄된 보호 나셀에 포함되어 있다.[9][1][10]슈퍼드레이코 엔진은 73킬로와트(1만6400lbf)의 추력을 생산한다.[11]엔진은 2014년 5월 전체 자격시험을 마쳤으며 2018년 또는 2019년 첫 궤도 우주비행을 할 예정이다.[5][10]

복잡한 부품을 3D 프린팅하는 능력은 엔진의 저질량 목표를 달성하기 위한 핵심이었다.그것은 매우 복잡한 엔진이고, 모든 냉각 채널, 인젝터 헤드, 조절 메커니즘을 형성하는 것은 매우 어려웠다…….[능력] "초고강도 고급 합금을 인쇄하는 것은... SuperDraco 엔진을 만드는 데 결정적이었다."[12]

전자발사체를 위한 로켓 엔진은 거의 전적으로 3D 프린팅으로 만들어진다.[3]

우주선 구조

2014년 2월 Arkyd-300, 3D 인쇄 위성 기계 구조.토러스는 추진체를 잡고 위성을 위한 구조 프레임을 제공한다.

2014년까지 소형 우주선의 전체 기계 구조와 일체형 추진제 탱크를 프린팅하는 데 3D 프린팅이 사용되기 시작했다.[2]

참조

  1. ^ a b Kramer, Miriam (2014-05-30). "SpaceX Unveils Dragon V2 Spaceship, a Manned Space Taxi for Astronauts — Meet Dragon V2: SpaceX's Manned Space Taxi for Astronaut Trips". space.com. Retrieved 2014-05-30.
  2. ^ a b c Diamandis, Peter (2014-06-26). "Update from Planetary Resources". Peter H. Diamandis channel. Planetary Resources. Retrieved 2014-07-30.
  3. ^ a b c Majewski, Candice (6 June 2017). "A 3D-printed rocket engine just launched a new era of space exploration". The Independent. Archived from the original on 2017-06-11.
  4. ^ a b Clark, Stephen (January 21, 2018). "Rocket Lab delivers nanosatellites to orbit on first successful test launch". Spaceflight Now.
  5. ^ a b "SpaceX Launches 3D-Printed Part to Space, Creates Printed Engine Chamber for Crewed Spaceflight". SpaceX. Archived from the original on 2017-08-25. Retrieved 2014-08-01. Compared with a traditionally cast part, a printed valve body has superior strength, ductility, and fracture resistance, with a lower variability in materials properties. The MOV body was printed in less than two days, compared with a typical castings cycle measured in months. The valve’s extensive test program – including a rigorous series of engine firings, component level qualification testing and materials testing – has since qualified the printed MOV body to fly interchangeably with cast parts on all Falcon 9 flights going forward.
  6. ^ Krassenstein, Brian (2014-06-26). "Aerojet Rocketdyne 3D Prints An Entire Engine in Just Three Parts". 3DPrint. Retrieved 2014-08-08.
  7. ^ "Aerojet Rocketdyne Hot-Fire Tests Additive Manufactured Components for the AR1 Engine to Maintain 2019 Delivery". Aerojet Rocketdyne. 2015-03-15. Retrieved 5 June 2015.
  8. ^ Stone, Jeff (2015-04-21). "Vulcan Rocket: 3D Printing Launch Plan Includes More Than 100 Components". International Business Times. Retrieved 22 April 2015.
  9. ^ Norris, Guy (2014-05-30). "SpaceX Unveils 'Step Change' Dragon 'V2'". Aviation Week. Archived from the original on 2014-05-31. Retrieved 2014-05-30.
  10. ^ a b Bergin, Chris (2014-05-30). "SpaceX lifts the lid on the Dragon V2 crew spacecraft". NASAspaceflight.com. Retrieved 2014-05-30.
  11. ^ James, Michael; Salton, Alexandria; Downing, Micah (November 12, 2013), Draft Environmental Assessment for Issuing an Experimental Permit to SpaceX for Operation of the Dragon Fly Vehicle at the McGregor Test Site, Texas, May 2014 – Appendices (PDF), Blue Ridge Research and Consulting, LCC, p. 12, retrieved August 8, 2014
  12. ^ Foust, Jeff (2014-05-30). "SpaceX unveils its "21st century spaceship"". NewSpace Journal. Retrieved 2014-05-31.