Lorsque l'on examine le paysage des méthodes de fabrication, il existe des raisons primordiales claires de choisir l'une plutôt qu'une autre.
Cependant, cette vaste enquête sur les différentes industries et méthodes de fabrication peut masquer les petites réussites qui définissent les applications spécifiques des technologies de production. En explorant les pièces essentielles et la façon dont les méthodes de fabrication émergentes telles que la fabrication additive métallique avancée peuvent perturber et révolutionner leur production, cela offre une fenêtre sur les capacités et les caractéristiques plus larges de ces techniques de fabrication uniques. Alors, quelle est la meilleure technologie à utiliser pour votre part ? La vérité est que cela dépend.
Dans cet article, nous examinerons une partie spécifique : les réservoirs à haute pression. En apparence simples, ils sont plus difficiles à produire qu'on ne le pense. En tant que section critique de tout véhicule spatial avancé, ces réservoirs doivent répondre aux normes rigoureuses requises pour les vols spatiaux. Heureusement, ils peuvent être fabriqués rapidement, avec précision et sans faille à l'aide de la solution de fabrication additive métallique avancée de Velo3D.
Que sont les réservoirs à haute pression ?
Les récipients sous pression métalliques sont essentiels dans un certain nombre d'applications. Ils sont utilisés pour abriter des liquides et des gaz à une pression plus élevée que l'environnement extérieur. Pour des industries comme l'espace, par exemple, ces réservoirs à haute pression peuvent être des logements de carburant sur des actifs de grande valeur comme des satellites ou des fusées. Et, comme pour tout dans les applications spatiales, les réservoirs de carburant doivent être optimisés en termes de taille et de poids sans sacrifier la résistance.
Quels sont les défis liés à la production de réservoirs haute pression ?
Dans les fusées et les satellites, les réservoirs à haute pression doivent s'adapter à des paramètres de conception stricts et sont souvent ajustés en fonction de décisions de conception externes. En raison des exigences d'emballage strictes des engins spatiaux, si un élément de conception est modifié, cela signifie généralement que d'autres composants doivent passer par des itérations de conception supplémentaires pour répondre aux besoins d'espace.
Malheureusement, ces ajustements de type domino sont un processus compliqué lorsqu'il s'agit de composants composés d'une douzaine de pièces distinctes ou plus. Les processus de conception plus anciens et plus manuels peuvent rencontrer des obstacles avec un manque de flexibilité pour adapter ces conceptions efficacement.
Du côté de la construction, les réservoirs haute pression doivent être optimisés en termes de taille et de poids tout en restant suffisamment solides pour supporter des conditions environnementales extrêmes. Traditionnellement fabriquée par brasage, soudage ou boulonnage de composants moulés ou usinés ensemble, la construction de réservoirs de carburant est souvent un processus long et manuel. De plus, en raison de la nature du produit, chaque soudure, surface de contact et point de connexion est également un site potentiel de fuite. Sur les actifs de grande valeur comme les fusées, il n'y a pas de place pour l'erreur.
La fabrication additive conventionnelle semble être une alternative plus sûre par rapport aux méthodes de production plus traditionnelles pour produire rapidement les géométries requises pour la conception avancée de réservoirs de carburant. Cependant, pour les surfaces à des angles inférieurs à 45 degrés par rapport à la plaque de construction, les imprimantes conventionnelles nécessitent souvent des structures de support. Pour les appareils sous pression, ces supports sont souvent difficiles voire impossibles à retirer. De plus, une fois retirée, la finition de surface de la zone supportée est souvent rugueuse et peut contenir des vallées ou des pics qui peuvent réduire les performances lors des essais de fatigue.
Les parois minces et les rapports d'aspect élevés sont des caractéristiques courantes dans les récipients sous pression. Cependant, selon la géométrie, ces caractéristiques peuvent être risquées à imprimer. Les imprimantes conventionnelles utilisent des revêtements par contact pour ajouter une nouvelle couche de poudre métallique à la chambre de construction. De par leur conception, les dispositifs de recouvrement conventionnels entrent en contact avec la pièce lors de chaque recouvrement, et les pièces plus minces sont souvent susceptibles de se déformer ou de bouger de manière indésirable à cause du contact du dispositif de recouvrement. Ce mouvement involontaire de la pièce entraîne une imprécision dimensionnelle ou une erreur d'impression.
LauncherLe réservoir de propulseur de l'Orbiter imprimé avec de l'Inconel à l'aide de leur premier Velo3D Sapphire® Imprimante
Comment Advanced Metal AM transforme les réservoirs haute pression dans la conception et la construction
Alors que les méthodes de fabrication traditionnelles et les systèmes de FA en métal conventionnels luttent avec ces réservoirs de différentes manières, les innovations présentées dans un système de FA en métal avancé de bout en bout réinventent la façon dont ces pièces centrales sont à la fois conçues et produites.
Sur le plan de la conception, la FA métallique avancée excelle dans la consolidation des pièces. En imprimant l'intégralité du réservoir de carburant, avec la plomberie interne, les fixations de support et les iso-grilles, les ingénieurs peuvent réduire le nombre de pièces d'une douzaine de pièces à un seul composant. Cette consolidation a un double effet : premièrement, le réservoir conserve sa complexité tout en minimisant son poids, et deuxièmement, si la conception doit être adaptée ou mise à l'échelle en fonction des exigences d'emballage, elle peut être exécutée en une seule étape plutôt qu'en un processus de reconception complet. .
Même le logiciel de conception le plus puissant n'est rien sans la bonne technologie de fabrication. La solution de bout en bout de Velo3D est la plateforme de fabrication additive métallique la plus avancée disponible. Elle permet aux ingénieurs d'imprimer les géométries dont ils ont besoin avec des finitions de surface de haute qualité. Canaux internes et flow les chemins pour les fluides ainsi que les grandes cavités comme celles trouvées dans les récipients sous pression peuvent tous être imprimés en une seule conception monocoque. Et avec environ 1,000 XNUMX capteurs générant un To de données par construction, chaque événement laser dans chaque pièce est suivi et vérifié pour sa qualité. Cela garantit que même les conceptions les plus complexes sont imprimées sans compromis.
En exécutant la fabrication de réservoirs haute pression via un seul système de fabrication additive métallique avancé de bout en bout, les équipes sont en mesure de réduire considérablement les délais d'exécution endémiques aux méthodes de production de pièces héritées. Au lieu de prendre des mois pour qu'une pièce passe par plusieurs fabricants sous contrat ou de mettre un réservoir nécessitant un post-traitement approfondi, les ingénieurs peuvent avoir une pièce finie en quelques jours.
Grâce à la fabrication additive métallique avancée de bout en bout, les industries de l'énergie à l'espace et au-delà sont en mesure de repenser la conception et l'exécution de leurs réservoirs haute pression. Velo3D est fier d'être à la pointe de cette innovation.
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