Los grandes componentes de cohetes de aleación de titanio suelen fabricarse mediante tecnología de forja. Hoy en día, se espera que la tecnología de impresión 3D acorte significativamente el tiempo de fabricación. Un equipo de científicos del Instituto Coreano de Tecnología de Producción (KITECH) anunció que un gran tanque de combustible aeroespacial de aleación de titanio fabricado mediante impresión 3D pasó una prueba de durabilidad crítica. Según los informes, el tanque de combustible ha resistido temperaturas y presiones extremas en una prueba por primera vez en el mundo. El equipo responsable de este proyecto cree que su nuevo método de impresión 3D permitirá producir componentes aeroespaciales robustos de forma más rápida y personalizable.
Tanque de combustible de aleación de titanio con impresión 3D
El equipo de KITECH utiliza tecnología de impresión 3D por deposición de energía dirigida (DED) para fabricar sus tanques de combustible. Este método utiliza láser para fundir alambres metálicos y luego, según el diseño digital, los alambres de aleación de titanio fundidos se apilan capa por capa para construir componentes. Este tanque de combustible de aleación de titanio impreso en 3D tiene un diámetro de 640 milímetros y está hecho de aleación de titanio Ti64. Es parte de un proyecto de colaboración entre el Instituto de Investigación Aeroespacial de Corea (KARI), KP Aviation Industries, AM Solutions y la Universidad de Hanyang. En la prueba, el tanque de combustible resistió una presión de 330 bar mientras se enfriaba a -196 grados C usando nitrógeno líquido. Los componentes de alto voltaje son cruciales para los vuelos espaciales; Pueden suministrar combustible líquido y controlar la actitud de la aeronave. También deben mantener el rendimiento y al mismo tiempo mantener la temperatura fría requerida para los propulsores de baja-temperatura. Tradicionalmente, los fabricantes utilizan métodos de forjado para fabricar estos componentes. Este proceso requiere un molde fijo, que no es adecuado para fabricar piezas personalizadas de varios tamaños.Dr. Lee Hyub, investigador jefe de KITECH, explicó en un comunicado de prensa: "Esta prueba demuestra que las estructuras de fabricación aditiva (impresión 3D) a gran escala pueden soportar de forma fiable condiciones de baja temperatura y alta presión que simulan entornos operativos reales. Esto sienta las bases para la aplicación generalizada de la impresión 3D en la industria aeroespacial.
Mediante pruebas de presión a baja-temperatura
Para fabricar su tanque de combustible, el equipo de KITECH primero creó dos hemisferios por separado. Luego mecanícelos y suéldelos para formar un recipiente. Todo el proceso duró tres días. Según el equipo de I+D, todo el ciclo de fabricación solo lleva unas pocas semanas, lo cual es significativamente más corto que los métodos tradicionales. Los científicos han señalado que los métodos tradicionales de fundición y forjado para fabricar grandes contenedores de aleación de titanio enfrentan desafíos en el suministro de materiales, limitaciones de diseño, así como costos y ciclos de entrega crecientes. Después de la fabricación, el equipo realizó pruebas de presión a baja-temperatura en su contenedor en KARI. Pruebe la colocación de esferas de aleación de titanio en una instalación rodeada por una barrera de hormigón. El recipiente se enfría a -196 grados C y se somete a una presión de 330 bar.
Las pruebas han demostrado que el contenedor puede soportar entornos espaciales extremos. Sin embargo, se necesitan más pruebas para verificar si puede soportar repetidamente las duras condiciones de los vuelos espaciales. Como señaló Kim Hyun Joon de KARI: "Continuaremos colaborando para realizar pruebas de estrés cíclicas bajo presión laboral y buscaremos las certificaciones adicionales necesarias para la certificación de vuelos espaciales.
