Porque a impressão 3D será a chave tecnológica na próxima corrida espacial

Teste do foguete com peças impressas em 3D.
Teste do foguete com peças impressas em 3D.Crédito de imagem: NASA / MSFC; HRL Laboratories / YouTube

A NASA anunciou recentemente que testou um motor de foguete de pesquisa. Nada há de especial sobre isso, além do fato de o referido motor foi montado com 75 por cento com peças impressas 3D.

Como a impressão 3D industrial passou de prototipagem para fabricação de produtos acabados, a indústria aeroespacial tornou-se uma das primeiras a adota-la. Embora que para muitas indústrias técnicas de produção em massa ainda faz sentido econômico, mas para as peças ultra precisas, quase sob medida em foguetes? A impressão 3D é um grande ajuste.

No ano passado, a GE mostrou um motor a jato de 33.000 RPM em escala reduzida impresso em 3D. A recuperação recente da SpaceX de um foguete Falcon 9 não foi apenas espetacular, mas foi muito utilizado nele peças impressas em 3D também. E o último ensaio da NASA mostra que a impressão 3D está se definido uma parte ainda maior do fabricação de motores de foguete.

O teste da NASA usou um “motor de placa de ensaio”, onde as peças estão espalhadas para acomodar sensores e a instrumentação para a medição do desempenho de cada parte impressa em 3D. Mas, apesar dessa configuração de pesquisa, as próprias peças experimentaram, simultaneamente, o mesmo calor e estresse do disparo de um foguete normal.

“A bomba turbo teve seu “batimento cardíaco” correr em mais de 90.000 rotações por minuto (rpm) e o resultado final é a chama você vê saindo da câmara de pressão para produzir mais de 20.000 libras de empuxo”, disse Nick caso da NASA. “Um motor como este poderia produzir energia suficiente para um estágio superior de um foguete ou uma sonda Mars”.

A impressão 3D é bem adequada para aplicações aeroespaciais mais do que apenas o fato de que podem ser facilmente personalizadas. Componentes 3D impressos normalmente têm menos peças necessárias para aderência e montagem. A bomba turbo no teste do motor recente da NASA, por exemplo, teve 45% menos peças do que um design tradicional.

A impressão 3D também acelera a pesquisa e desenvolvimento. Os engenheiros podem projetar uma peça, imprimi-la, testá-la, encontrar falhas, corrigi-las, e repetir todo esse processo. Demora menos tempo para chegar desde o projeto inicial até parte final do que o uso de fundição tradicional e a qualidade é muitas vezes melhor.

Tudo o que economiza tempo não só acelera o progresso, mas também reduz o custo.

Até hoje, partes de foguetes impressas em 3D foram feitas de metais avançados (por exemplo, a SpaceX usa uma superliga chamado de Inconel). Mas a adição de novos materiais devem tornar a tecnologia ainda mais útil. A cerâmica, por exemplo, é outro ingrediente aeroespacial chave.

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Cerâmica é um material resistente com um alto ponto de fusão. Eles foram usados como blindagem de calor na parte externa da nave espacial, pense em azulejos na parte inferior do vaivém espacial que protegeram na reentrada, e como componentes nas entranhas de fogo de motores e bicos de foguetes.

Até recentemente cerâmicas impressas em 3D eram de má qualidade em comparação com a cerâmica tradicional. Mas uma nova pesquisa sugere que isso pode estar a caminho.

A HRL Laboratories, propriedade da General Motors e Boeing, está desenvolvendo uma técnica que utiliza a estereolitografia(veja aqui o significado), um processo em que um líquido, ou, neste caso, uma resina pré cerâmica, é endurecida seletivamente por um laser para construir estruturas 3D. Depois da queima num forno, o produto final é muito mais forte do que a cerâmica impressas 3D existentes e pode resistir a temperaturas de 1700 °C.

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Os pesquisadores pensam que a cerâmica impresso em 3D pode ser usada em motores a jato ou na pele jatos inteiras para suportar as altas temperaturas de voo hipersônico. Para a maior parte, pelas mesmas razões, eles poderiam ser úteis para foguetes e naves espaciais também.

Estes são apenas dois exemplos de como os processos e técnicas de impressão 3D estão ajudando a fazer melhores foguetes, mais rápido e mais barato. Não é a única tecnologia em jogo, mas parece que está prestes a se tornar cada vez mais importante no futuro.

E, embora ela ainda esteja especulativa na maior parte, o valor real da impressão 3D para exploração espacial só pode tornar-se clara uma vez que deixar a Terra.

Sem o luxo de alastrar linhas de montagem de fábrica no espaço, as impressoras 3D projetados especialmente para a viagem espacial pode ser um dos pilares da fabricação fora da Terra. Alguns sonho na mineração de matérias-primas em asteroides, luas, ou planetas e convertê-los em coisas úteis como habitats, máquinas e ferramentas. Para os exploradores futuros serem auto suficientes na fronteira final, eles precisaram disso para viver fora da terra.

Mas tudo isso ainda está a anos de distância.

Por enquanto, o foco está na construção de naves melhores para deixar mais confiável a saída da Terra e a impressão 3D parece ser uma ferramenta chave nova nesse processo.

Fonte: SingularityHub

 

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