Velo3D の仕事の一部, 私たちが世界中の最先端の技術進歩のファシリテーターとしての役割を果たしていることは、非常にやりがいのあることです。 特に航空、エネルギー、および宇宙産業に対する当社のサポートは、金属付加製造 (AM) の機能の理解を広げるための独自の課題と機会を提示します。
との最近のコラボレーション Launcher、世界で最も効率的なロケットの構築に取り組んでいる企業であり、エンジニアリング シミュレーションのリーダーであり、 ANSYSは、高度なソフトウェアと革新的な金属 AM ソリューションを通じて、一見不可能に思えることを達成する方法を示すエキサイティングなショーケースを提供します。
「この取り組みに参加できたことを本当に光栄に思います」と語っています。 Gene Miller、Velo3D のシニア アプリケーション エンジニア。 「その工夫は Launcher テーブルに持ち込むことは、本当にユニークなことをしています。 私はそれを実現できたことを誇りに思っており、巨人の肩の上に立つことができます。」
Velo3D VELOVirtual シリーズの最新作では、Miller との会話が取り上げられています。 Max Haotの創設者兼CEO Launcher, アンドレ・イヴァンコビッチ、機械エンジニア Launcher, スニルパティル、Ansys のターボ機械および推進部門のインダストリー リード。 Launcherのエンジン 2 (E-2) 液体ロケット エンジン。
以下のプレゼンテーション全文をご覧ください。
E-2ロケットエンジンを知る
Launcherの E-2 プロジェクトは、その野心においてユニークです。液体酸素 (LOX) と灯油 (RP-1) で動作する世界最高性能の液体ロケット エンジンを目指しています。 その最終用途は、 LauncherE-2024 は、小型衛星を打ち上げるためのクラス最高のエンジンを目指しており、最大の推力、最小の推進剤消費、2 ポンドあたりの最小コストを実現します。業界での推進力。
E-2 プロジェクトのもう XNUMX つの先進的な側面は、金属 AM への依存です。 Launcher は、開発のあらゆる段階で 3D プリントと AM を活用してきました。これにより、プロジェクトのコストが低く抑えられ、おそらく最も重要なこととして、大量生産に最適化されています。
ターボポンプの場合、 Launcher Velo3D を使用して、Inconel 718 を使用して印刷されたポンプ出口ハウジングや、アルミニウム合金 F357 で印刷された LOX ポンプ入口ハウジングなどの主要コンポーネントを製造しました。 材料の柔軟性と限定された支持体での印刷能力により、従来の製造に比べてはるかにコストと労力がかかる製造プロセスの自由度と制御が可能になりました。 各コンポーネントは、Velo3D の柔軟性を強調する個別の契約製造施設で製造されました。 受託製造パートナーネットワーク.
のエンジニア Launcher 印刷部品には厳しい要件がありました。 たとえば、LOX ポンプで使用されるインペラは、液体酸素を輸送しながら極低温状態で 30,000 rpm で回転するために高度にバランスが取れている必要がありました。
「これがいかに重要かを指摘したい。 私たちは、タービンから約 30,000 メガワットの電力で XNUMX rpm でポンプ内の液体酸素媒体を扱っています」と Haot 氏は言います。 「この種の環境では、吐出圧力が XNUMX psi であり、ローターとステーターの間で異常や摩擦が発生すると、即座に計画外の分解が発生する可能性があります。」
ただし、多くの金属 3D プリンターは、サポートによる設計上の制限により、この目標を達成するのに苦労しています。 内部サポートの取り外しが難しい (または不可能な) 使用を避けるために、エンジニアはインペラーをある角度に傾けて組み立てを完了する必要があります。 これにより、機能的な羽根車のように見える部品ができあがる可能性がありますが、多くの場合、それらは真円度から外れており、最終製品に必要な公差内でバランスをとることができません。 内部サポートなしで印刷できる Velo3D の機能は、羽根車を平らに印刷できることを意味し、その結果、円形に印刷できます。 これは、の構築を可能にする鍵でした。 Launcherのインデューサー/インペラー設計。
そんな野心的なプロジェクトに乗り出すために、 Launcher 彼らなしではビジョンを実現できなかったパートナーのチームを参加させました。
何よりもまず、E-2 はミシシッピ州にあるステニス宇宙センターのテスト スタンド複合施設の資金と使用を提供した NASA と連携した空軍中小企業革新研究プログラムを通じて製造およびテストされています。
Launcher また、技術パートナーである Ansys にシミュレーション モデルを支援してもらい、AM で製造された部品が発射条件のパラメータに耐えられることを確認しました。 少なくとも最後のではなく、 Launcher Velo3D を使用して、LOX ターボポンプに必要なミッション クリティカルな部品をプリントしました。
高度なソフトウェアの利用
E-2の心臓部ターボポンプの旅 Launcher 多数の高度なソフトウェア ツールを活用して、エンジンがフィールド テストに適していることを確認します。
「軌道に到達できる液体ロケット エンジンを見ると、ターボポンプはプロジェクトの最も困難な部分の XNUMX つです」と Haot 氏は言います。 また、ステージ燃焼クローズド サイクル用のターボポンプについて話している場合は、そのレベルの課題が増加します。」
まず、 Launcher は、ウクライナで設計されたゼニット ロケット ファミリーから、軌道への 70 回以上の飛行を行った実績のある設計のライセンスを取得しました。 それでも、望ましい結果のパラメーター内でターボポンプを構築するために、 Launcher その初期設計を採用し、適応させ、テストする必要がありました。 Ansys をモデリング ツールとして導入し、翻訳された設計が極端な条件、特に設計とカスタマイズに必要な圧力上昇に耐えられるようにしました。 flow 彼らが開拓した道。
「製造に着手する前に、Ansys と協力して、 flow 私たちの LOX ポンプのパス」と Ivankovic 氏は言います。 「これは、予測された性能がロケットエンジンシステム全体の望ましいパラメータと一致していることを確認するために行いたかったのです。」
モデリング段階でポンプ効率、揚程、キャビテーションに関して望ましい結果が得られたら、チームはフィールド テストに必要な部品を製造する準備が整いました。 テスト フェーズは、製造プロセスのパラメーターを知らせるのに役立ち、印刷プロセスでの過剰なテスト プリントと反復の必要性をなくしたため、非常に有益でした。
「ロケット科学は時に気が遠くなることがありますが、シミュレーションは、少なくともロケット エンジンの重要なコンポーネントの設計プロセスを比較的単純にするのに役立ちます。」
高度なソフトウェアと次世代の製造プロセスの融合
最適化され、モデルでテストされた設計を手にすると、 Launcher チームは、フィールド テスト用にターボポンプを設定するための製造段階を開始する準備ができていました。 部品の性質上、金属 AM を利用して製造していましたが、Velo3D に変更しました。.
最小限のサポートで低角度と高品質の内部チャネルを実現する当社の能力により、 Launcher 入口の設計、インデューサーとインペラーの組み合わせ、渦巻きの出口。
次のようなプロジェクトでの課題の一部 Launcherは、すでに非常に多くのモデリング、改良、および反復を経た設計を提供しています。 Velo3D フルスタック ソリューションと、 FlowTM ソフトウェアと Sapphire® しかし、最も複雑なデザインでも提供することができました。
「私たちが最後にやりたいことは、戻って「いいえ」と言うことです。 これを構築することはできません。 何かをやり直してください」とミラーは言います。 「この場合、私たちはそれを行う必要はまったくありませんでした。 私たちはジオメトリを最適化し、設計どおりに採用し、妥協することなく印刷しました。」
Velo3D と Ansys の助けを借りて、 Launcherのフィールド テストは成功を収め、効率のすべての指標を満たすか、それを上回っています。 このプロジェクトは現在、Velo3D で印刷されたインデューサー/インペラーのテスト段階にあります。これにより、金属 AM が行っている貢献がさらに深まります。 Launcherの E-2 プロジェクトとライト ロケットの最終目標です。
私たちの仕事 Launcher Ansys は、次世代のソフトウェアとモデリングが金属 AM の革新的な製造プロセスと組み合わされたときに達成できることの一例にすぎません。 空は文字通り限界ではありません。
Velo3D の高度な金属 AM が製造プロセスをどのように変革できるかについて詳しく知りたい場合は、 連絡を取る 今日、私たちの専門エンジニアの一人と。
