Fabricação do Motor de Foguete Reutilizável a LOX/Querosene WELKIN Impulsionada pela Impressão 3D em Metal da Farsoon
Em março de 2022, a Galactic Energy Space Technology Co., Ltd. (referida como Galactic Energy), uma das principais empresas comerciais aeroespaciais da China, anunciou o primeiro teste de voo de sistema completo bem-sucedido de seu Motor Reutilizável a LOX (Oxigênio Líquido)/Querosene WELKIN de 50 toneladas. Até o momento, este é o motor de LOX/querosene de maior empuxo no campo aeroespacial comercial chinês que entrou oficialmente na fase de engenharia e fabricação.
O Motor Reutilizável a LOX/Querosene WELKIN de 50 toneladas é o primeiro motor chinês de foguete a combustível líquido de grande empuxo a adotar a tecnologia de injeção por pino (pintle injection). Apresentando capacidade de empuxo variável, o motor WELKIN é a melhor opção para a reciclagem vertical de foguetes a combustível líquido de 200 a 300 toneladas. Vários dos componentes-chave do motor de foguete, incluindo a turbobomba e a carcaça da válvula principal de LOX/querosene, são impressos em 3D pela provedora de serviços de fabricação aeroespacial Falcontech, usando a solução de fusão em leito de pó a laser para metal da Farsoon.
Figura 1: Motor Reutilizável a LOX/Querosene WELKIN (Imagem cortesia: Galactic Energy)
O objetivo do teste de sistema completo da Galactic Energy é verificar a operação do motor, o design estrutural e a coordenação de cada conjunto. Durante o voo de teste, a ignição, a partida e a transição do motor foram rigorosamente testadas quanto ao desempenho, com os dados coletados mostrando que cada componente funcionou conforme o esperado. O processo de combustão demonstrou ser estável, e os principais parâmetros de desempenho observados foram consistentes com os valores calculados. O teste alcançou sucesso total, com o motor permanecendo intacto e em condições de reuso após o teste.
Processos Personalizados de Impressão 3D em Metal para Aplicação em Motores de Foguete
Em julho de 2019, a Galactic Energy fez uma parceria com a Falcontech neste projeto de fabricação, com um total de mais de 30 peças de vários tamanhos. Todas as peças foram produzidas e aceitas pela Galactic Energy em um prazo de 4 meses. Com base na solução de impressão 3D em metal de grande formato da Farsoon, a equipe de engenharia da Falcontech desenvolveu vários conjuntos de processos de produção personalizados voltados para o fluxo de trabalho de produção de motores de foguete, incluindo soldagem por feixe de laser, usinagem de 5 eixos, teste de equilíbrio dinâmico, tratamento de anodização, testes pneumáticos e hidráulicos, etc.
Essa abordagem inovadora, utilizando a impressão 3D como parte de um processo de fabricação maior, tem sido um verdadeiro avanço no desenvolvimento de motores de foguetes comerciais na China.
Figura 2: Uma série de sistemas de metal FS421M da Farsoon estão instalados na Super AM Factory da Falcontech. (Imagem cortesia: Falcontech)
Figura 3: Uma série de testes funcionais são conduzidos nos componentes impressos em 3D na Galactic Energy. (Imagem cortesia: Falcontech)
Figura 4: O conjunto da turbobomba impresso em 3D para teste hidráulico. (Imagem cortesia: Falcontech)
Ciclo de Produção Otimizado em 80%
A câmara de empuxo de um motor de foguete a combustível líquido de alto empuxo geralmente adota o resfriamento regenerativo ativo para a proteção térmica da câmara de combustão. Com as tecnologias de fabricação convencionais, o processo de fabricação dos componentes da câmara de empuxo é extremamente complicado e geralmente leva vários meses. Uma ligeira variação de produção em um único componente pode levar à falha no teste funcional de toda a câmara de empuxo.
Durante a fase de design da turbobomba, a equipe de engenharia da Galactic Energy comparou a eficiência de dois modelos: um projetado de acordo com o processo de usinagem tradicional e outro com um perfil otimizado para a solução de impressão 3D. O novo design demonstrou uma melhoria na eficiência de produção de 5%. Nas soluções de design e fabricação do disco da turbina, a usinagem tradicional levaria de 20 a 25 dias, enquanto na impressão 3D leva apenas de 3 a 4 dias – um ciclo de fabricação significativamente encurtado em 80%, além da redução nos custos de produção.
A Galactic Energy está comprometida com a inovação tecnológica em motores de foguete. No desenvolvimento futuro do motor reutilizável a LOX/querosene WELKIN para sistemas de controle de órbita Edge, a Galactic Energy vê muitas oportunidades de usar a impressão 3D visando o design leve, componentes de alta resistência e a melhoria da confiabilidade das peças.
Sobre a Galactic Energy
Fundada em 2018, a Galactic Energy é uma empresa aeroespacial comercial líder na China. A Galactic Energy possui uma equipe de P&D (Pesquisa e Desenvolvimento) estabelecida com mais de 100 funcionários, incluindo 8 doutores e 20 mestres com anos de experiência de trabalho na indústria aeroespacial. A empresa oferece o serviço de lançamento para o foguete transportador comercial sólido CERES-1 e para o foguete transportador comercial líquido PALLAS-1, e dedica-se ao desenvolvimento do motor de foguete sólido LIGHT YEAR, do motor reutilizável a LOX/querosene WELKIN e do Sistema de Controle de Órbita Edge.
Sobre a Falcontech
Fundada em agosto de 2012, a Falcontech está localizada perto de Xangai, com um espaço de fabricação atual de mais de 12.000 metros quadrados. Sendo uma das principais provedoras de serviços de manufatura aditiva de metal na China para a indústria aeroespacial com certificação AS9100, a Falcontech é estruturada com 3 unidades de negócios: Pó para Manufatura Aditiva (MA) em Metal, Soluções de MA em Metal e Manufatura Avançada. A Falcontech oferece componentes de alta qualidade para as indústrias aeroespacial, médica, logística, química e automobilística. É uma fornecedora qualificada de peças de manufatura aditiva de metal para a COMAC. A Falcontech está equipada com uma linha de produção de pó de liga de titânio EIGA com uma produção anual de 90 toneladas de pó de grau de aviação com certificação CAAC.
Desde sua cooperação com a Farsoon em 2019, a Falcontech vem expandindo sua capacidade de manufatura aditiva ao instalar uma frota de impressoras 3D de metal de médio e grande formato. Em 2022, com a instalação de múltiplos sistemas FS621M, a Super AM Factory da Falcontech iniciou uma nova jornada na fabricação de peças superdimensionadas para a indústria aeroespacial.
Sobre a Farsoon
ABERTA PARA A INDÚSTRIA – A Farsoon Technologies, fundada em 2009, é uma fabricante e fornecedora global de sistemas industriais de sinterização a laser de polímeros e metais. A Farsoon é a principal fornecedora de tecnologia de Manufatura Aditiva (AM) industrial na China, com crescente expansão no mercado internacional. Em 2017, a Farsoon lançou a primeira de uma nova série de máquinas sob a revolucionária Solução de Manufatura Aditiva Contínua (CAMS) e estabeleceu a Farsoon Technologies-Americas em Austin, Texas, EUA. Em 2018, a Farsoon Europe GmbH foi estabelecida em Stuttgart, Alemanha, para expandir as operações diretas para a Europa. A Farsoon está comprometida em desenvolver a AM em direção ao seu verdadeiro potencial de fabricação e em fornecer aos clientes os melhores sistemas, materiais, software, aplicações e serviços. Saiba mais em: www.farsoon.com
Sobre a UP3D
O sucesso do motor de foguete reutilizável WELKIN comprova que a manufatura aditiva em metal da Farsoon é capaz de viabilizar os projetos mais complexos da engenharia, otimizando o ciclo de fabricação de componentes críticos em até 80% e garantindo máxima confiabilidade sob condições extremas. Se o seu projeto exige essa mesma união de inovação, redução de custos e agilidade na produção, a UP3D possui as tecnologias e a experiência ideais para transformar a sua indústria. Visite nosso site, converse com nossos especialistas e descubra como nossas soluções em impressão 3D industrial podem impulsionar o sucesso da sua empresa!
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