La impresión 3D comenzó a utilizarse en versiones de producción de hardware para vuelos espaciales a principios de 2014, cuando SpaceX realizó por primera vez un vuelo operativo con un conjunto de sistema de propulsión crítico para el vuelo Falcon 9. Se han probado en tierra varios otros conjuntos de naves espaciales impresos en 3D, incluidas cámaras de combustión de motores de cohetes de alta temperatura y alta presión [1] y todo el armazón espacial mecánico y los tanques de propulsor integrados para un pequeño satélite . [2]
Un motor de cohete impreso en 3D lanzó con éxito un cohete al espacio en 2017 [3] y a la órbita en 2018 [4] . El 23 de marzo de 2023 se lanzó al espacio un cohete impreso en 3D en casi un 90 %, pero no logró alcanzar la órbita. El 30 de mayo de 2024, la startup Angnikul cosmos (una startup privada) en India logra un gran avance al imprimir en 3D un motor de cohete criogénico desde cero.
La impresión 3D comenzó a utilizarse en versiones de producción de hardware para vuelos espaciales a principios de 2014. En enero de ese año, SpaceX voló por primera vez un " cohete Falcon 9 con un cuerpo de válvula oxidante principal (MOV) impreso en 3D en uno de los nueve motores Merlin 1D ". La válvula se utiliza para controlar el flujo de oxígeno líquido criogénico al motor en un entorno físico de alta presión, baja temperatura y alta vibración. [5]
En 2015-2016, se probaron en tierra otros conjuntos de naves espaciales impresas en 3D, incluidas cámaras de combustión de motores de cohetes de alta temperatura y alta presión y todo el bastidor mecánico y los tanques de combustible para un pequeño satélite de unos pocos cientos de kilogramos. [2]
En junio de 2014, Aerojet Rocketdyne (AJR) anunció que había "fabricado y probado con éxito un motor que había sido completamente impreso en 3D". El motor Baby Banton es un motor de empuje de 22 kN (5000 lbf) que funciona con combustible LOX / queroseno . [6] En marzo de 2015, AJR había completado una serie de pruebas de fuego caliente para componentes fabricados de forma aditiva para su motor de refuerzo AR-1 de tamaño completo . [7]
El nuevo vehículo de lanzamiento Vulcan de United Launch Alliance —cuyo primer lanzamiento no será antes de 2019— está evaluando la impresión 3D de más de 150 piezas: 100 de polímero y más de 50 de metal. [8]
En 2017, un motor de cohete impreso en 3D había lanzado con éxito un cohete al espacio , cuando el 25 de mayo de 2017 se lanzó al espacio un cohete Electron desde Nueva Zelanda que fue el primero en ser propulsado por un "motor de cohete de etapa principal hecho casi en su totalidad con impresión 3D". [3] El primer lanzamiento orbital exitoso del Electron fue el 21 de enero de 2018. [4]
El cohete de metano y oxígeno Terran 1 fabricado por Relativity Space está impreso en 3D en un 90 % aproximadamente, según su peso. [9] La empresa lanzó el cohete para su primer vuelo de prueba el 23 de marzo de 2023, aunque terminó en un fracaso. Después de un despegue exitoso, no logró alcanzar la órbita debido a una anomalía en el motor de la etapa superior después de la separación. [10]
El motor SuperDraco que proporciona el sistema de escape de lanzamiento y el empuje de aterrizaje propulsivo para la cápsula espacial de transporte de pasajeros Dragon V2 está completamente impreso, y fue el primer motor de cohete completamente impreso . En particular, la cámara de combustión del motor está impresa de Inconel , una aleación de níquel y cromo, utilizando un proceso de sinterización láser de metal directo , y opera a una presión de cámara de 6.900 kilopascales (1.000 psi) a una temperatura muy alta. Los motores están contenidos en una góndola protectora impresa para evitar la propagación de fallas en caso de una falla del motor. [11] [1] [12] El motor SuperDraco produce 73 kilonewtons (16.400 lbf) de empuje. [13] El motor completó una prueba de calificación completa en mayo de 2014, y está programado para realizar su primer vuelo espacial orbital en 2018 o 2019. [5] [12]
La capacidad de imprimir en 3D las piezas complejas fue clave para lograr el objetivo de baja masa del motor. Es un motor muy complejo y fue muy difícil formar todos los canales de refrigeración, el cabezal del inyector y el mecanismo de estrangulamiento. ... [La capacidad] "de imprimir aleaciones avanzadas de muy alta resistencia... fue crucial para poder crear el motor SuperDraco". [14]
El motor del cohete de lanzamiento Electron está fabricado casi en su totalidad mediante impresión 3D. [3]
En 2014, se empezó a utilizar la impresión 3D para imprimir toda la estructura mecánica y los tanques de combustible integrados de una pequeña nave espacial. [2]
En comparación con una pieza fundida tradicionalmente, un cuerpo de válvula impreso tiene una resistencia, ductilidad y resistencia a la fractura superiores, con una menor variabilidad en las propiedades de los materiales. El cuerpo de la válvula MOV se imprimió en menos de dos días, en comparación con un ciclo de fundición típico medido en meses. El extenso programa de pruebas de la válvula, que incluye una serie rigurosa de encendidos de motores, pruebas de calificación a nivel de componentes y pruebas de materiales, ha calificado desde entonces el cuerpo de la válvula MOV impreso para volar de manera intercambiable con piezas fundidas en todos los vuelos futuros del Falcon 9.