< Назад

2 октября на Международную космическую станцию отправится еще один 3D-принтер, на этот раз первая космическая стереолитографическая аддитивная система разработки компании Made in Space. Оборудование будет использоваться в опытах по 3D-печати заготовок турбинных блисков из керамоматричных композиционных материалов.

 

 

До сих пор применение технологий аддитивного производства в космосе ограничивалось эксплуатацией 3D-принтеров по технологии послойного наплавления полимерных прутков (FDM) и биопринтеров для экспериментов по 3D-печати живыми клетками. В настоящее время Международная космическая станция оборудована FDM-системой второго поколения Additive Manufacturing Facility, устройствами для переработки пластиковых отходов Refabricator и Braskem Recycler, а также двумя биопринтерами — разработанной американскими компаниями Techshot и nScrypt системой BioFabrication Facility и магнитным биопринтером «Орган.Авт» за авторством российской лаборатории 3D Bioprinting Solutions. Новая система под названием Ceramic Manufacturing Module (CMM) полагается уже на технологию лазерной стереолитографии — 3D-печати жидкими фотополимерными смолами, отверждаемыми лазерным излучателем.

У эксперимента есть конкретная цель: разработчики намереваются опробовать аддитивное производство керамоматричных изделий на примере турбинных блисков — монолитных колес с лопатками. В качестве расходных материалов будут использоваться фотополимерные смолы с добавлением керамических прекурсоров. Как поясняет Made in Space, в случае с деталями для турбин, атомных электростанций или двигателей внутреннего сгорания повышение прочностных характеристик даже на один-два процента может обеспечить прирост сроков эксплуатации, измеряемый годами, если не десятилетиями. Кроме того, керамоматричные композиты могут эксплуатироваться при температурах на сотни градусов выше, чем самые продвинутые жаропрочные суперсплавы.  

 

 

Исследователей интересует, насколько положительным окажется влияние микрогравитации: 3D-печать подобными материалами на Земле осложняется постепенным выпаданием наполнителя в осадок, в невесомости же можно будет добиться более равномерного распределения наполнителя. Отжиг и спекание заготовок в готовые изделия будут производиться уже на Земле.

В исследовательской программе принимают участие калифорнийские компании HRL Laboratories и Sierra Turbines при содействии Космического центра NASA имени Линдона Джонсона. С разработкой аддитивного оборудования и испытаниями системы в условиях искусственной микрогравитации во время полетов по параболической траектории помогала компания-производитель стереолитографических 3D-принтеров B9Creations.   

 

 

Как поясняет генеральный директор Sierra Turbines Роджер Смит, его компания рассматривает два возможных направления применения новой технологии. Первое — производство деталей для космических аппаратов с повышенной устойчивостью к воздействию высокоэнергетичных частиц и атомарного кислорода. Второе — изготовление деталей для применения на Земле, например высокотемпературных турбинных лопаток.

Монолитные турбинные блиски обладают серьезными преимуществами перед существующими сборными конструкциями, используемыми в авиационных двигателях. Изделия из керамоматричных композитов, как правило, легче аналогов из высокотемпературных сплавов на 30-50% и способны выдерживать эксплуатационные температуры свыше 1100°C, что может помочь с повышением топливной экономии и эффективности авиационных двигателей в целом. Успешные опыты по производству заготовок керамоматричных деталей в условиях невесомости могут помочь реализовать дополнительные бонусы в виде снижения массы и остаточных напряжений, а также повышения порога механической усталости.  

Запуск ракеты-носителя Antares и грузового корабля Cygnus с новым аддитивным оборудованием на борту намечен на 2 октября c космодрома Уоллопс.