Quando si guarda al panorama dei metodi di produzione, ci sono chiari motivi generali per sceglierne uno piuttosto che un altro.
Prendendo questo ampio sondaggio di diversi settori e metodi di produzione, tuttavia, può oscurare le piccole storie di successo che definiscono applicazioni specifiche delle tecnologie di produzione. Esplorando le parti fondamentali e il modo in cui i metodi di produzione emergenti come l'AM in metallo avanzato possono interrompere e rivoluzionare la loro produzione, offre una finestra su capacità e caratteristiche più ampie di queste tecniche di produzione uniche. Quindi, qual è la migliore tecnologia da utilizzare per la tua parte? La verità è che dipende.
In questo articolo esamineremo una parte specifica: i serbatoi ad alta pressione. Apparentemente semplici, sono più difficili da produrre di quanto ci si potrebbe aspettare. In quanto sezione critica di qualsiasi veicolo spaziale avanzato, questi carri armati devono soddisfare gli standard rigorosi richiesti per il volo spaziale. Fortunatamente, possono essere prodotti in modo rapido, preciso e impeccabile utilizzando l'avanzata soluzione AM in metallo di Velo3D.
Cosa sono i serbatoi ad alta pressione?
I recipienti a pressione in metallo sono essenziali in numerose applicazioni. Sono utilizzati per ospitare liquidi e gas a pressione superiore a quella dell'ambiente esterno. Per settori come lo spazio, ad esempio, questi serbatoi ad alta pressione possono essere alloggiamenti di carburante su risorse di alto valore come satelliti o razzi. E, come per qualsiasi cosa nelle applicazioni spaziali, i serbatoi di carburante devono essere ottimizzati per dimensioni e peso senza sacrificare la resistenza.
Quali sono le sfide per la produzione di serbatoi ad alta pressione?
Nei razzi e nei satelliti, i serbatoi ad alta pressione devono rientrare in rigidi parametri di progettazione e spesso vengono regolati in base a decisioni di progettazione esterne. A causa dei severi requisiti di imballaggio sui veicoli spaziali, se un elemento di progettazione viene modificato, ciò significa in genere che altri componenti devono passare attraverso ulteriori iterazioni di progettazione per soddisfare i requisiti di spazio.
Sfortunatamente, queste regolazioni tipo domino sono un processo complicato quando si ha a che fare con componenti composti da una dozzina o più di parti discrete. Processi di progettazione più vecchi e più manuali possono incontrare blocchi stradali con una mancanza di flessibilità nell'adattare questi progetti in modo efficiente.
Dal punto di vista della costruzione, i serbatoi ad alta pressione devono essere ottimizzati per dimensioni e peso pur rimanendo sufficientemente robusti per gestire condizioni ambientali estreme. Tradizionalmente prodotto mediante brasatura, saldatura o imbullonatura di componenti fusi o lavorati insieme, la costruzione del serbatoio del carburante è spesso un processo manuale e lungo. Inoltre, a causa della natura del prodotto, ogni saldatura, superficie di accoppiamento e punto di connessione è anche un potenziale sito di perdite. Su risorse di alto valore come i razzi, non c'è spazio per errori.
La produzione additiva convenzionale sembra un'alternativa più sicura rispetto ai metodi di produzione più tradizionali per produrre rapidamente le geometrie richieste per la progettazione avanzata del serbatoio del carburante. Per le superfici ad angoli inferiori a 45 gradi rispetto alla piastra di costruzione, tuttavia, le stampanti convenzionali richiedono spesso strutture di supporto. Per i recipienti a pressione, questi supporti sono spesso difficili o addirittura impossibili da rimuovere. Inoltre, una volta rimossa, la finitura superficiale dell'area supportata è spesso ruvida e può contenere avvallamenti o picchi che possono ridurre le prestazioni durante le prove di fatica.
Pareti sottili e proporzioni elevate sono caratteristiche comuni nei recipienti a pressione. Tuttavia, a seconda della geometria, queste caratteristiche possono essere rischiose da stampare. Le stampanti convenzionali utilizzano ricopertori a contatto per aggiungere un nuovo strato di polvere metallica alla camera di costruzione. In base alla progettazione, i rivestimenti convenzionali entrano in contatto con la parte durante ogni ricopertura e le parti più sottili sono spesso soggette a deformazioni o movimenti indesiderati dovuti al contatto con il rivestimento. Questo movimento involontario della parte porta a imprecisioni dimensionali o errori di stampa.
LauncherIl serbatoio del propellente di Orbiter stampato con Inconel utilizzando il loro primo Velo3D Sapphire® Stampante
Come Advanced Metal AM trasforma i serbatoi ad alta pressione nella progettazione e costruzione
Mentre i metodi di produzione tradizionali e i sistemi AM in metallo convenzionali lottano con questi serbatoi in modi diversi, le innovazioni in mostra in un sistema AM in metallo avanzato end-to-end reinventano il modo in cui queste parti fondamentali sono progettate e prodotte.
Sul fronte del design, l'AM in metallo avanzato eccelle nel consolidamento delle parti. Stampando l'intero serbatoio del carburante, completo di tubazioni interne, staffe e iso-griglie, gli ingegneri possono ridurre il numero di pezzi da una dozzina a un singolo componente. Questo consolidamento ha un duplice effetto: in primo luogo, il serbatoio mantiene la sua complessità riducendo al minimo il peso e, in secondo luogo, se il progetto deve essere adattato o ridimensionato in base ai requisiti di imballaggio, può essere eseguito in un'unica fase anziché in un intero processo di riprogettazione .
Anche il software di progettazione più potente non è niente senza la giusta tecnologia di produzione. La soluzione end-to-end di Velo3D è la piattaforma di produzione additiva in metallo più avanzata disponibile. Consente agli ingegneri di stampare le geometrie di cui hanno bisogno con finiture superficiali di alta qualità. Canali interni e flow i percorsi per i fluidi e le grandi cavità come quelle che si trovano nei recipienti a pressione possono essere tutti stampati come un unico design monoscocca. E con circa 1,000 sensori che generano un TB di dati per costruzione, ogni evento laser in ogni parte viene monitorato e verificato per la qualità. Ciò garantisce che anche i disegni più complessi vengano stampati senza compromessi.
Eseguendo la produzione di serbatoi ad alta pressione attraverso un unico sistema AM in metallo avanzato end-to-end, i team sono in grado di ridurre drasticamente i tempi di consegna tipici dei metodi di produzione di parti legacy. Invece di impiegare mesi per far passare una parte attraverso più produttori a contratto o mettere un serbatoio che richiede un'estesa post-elaborazione, gli ingegneri possono avere una parte finita in pochi giorni.
Attraverso l'avanzata AM in metallo end-to-end, le industrie dell'energia, dello spazio e oltre sono in grado di reinventare il modo in cui i loro serbatoi ad alta pressione sono progettati ed eseguiti. Velo3D è orgoglioso di essere in prima linea in questa innovazione.
Sei interessato a saperne di più sulla soluzione AM in metallo avanzata di Velo3D? Mettiti in contatto con uno dei nostri esperti oggi stesso per vedere come stiamo rivoluzionando la produzione.
