Grote raketonderdelen van titaniumlegeringen worden meestal vervaardigd met behulp van smeedtechnologie. Tegenwoordig wordt verwacht dat 3D-printtechnologie de productietijd aanzienlijk zal verkorten. Een team van wetenschappers van het Korea Institute of Production Technology (KITECH) heeft aangekondigd dat een grote brandstoftank uit een titaniumlegering, vervaardigd via 3D-printen, een kritische duurzaamheidstest heeft doorstaan. Volgens rapporten heeft de brandstoftank tijdens een wereldprimeur extreme temperaturen en druk doorstaan. Het team dat verantwoordelijk is voor dit project is van mening dat hun nieuwe 3D-printmethode robuuste luchtvaartcomponenten sneller en beter aanpasbaar zal kunnen produceren.
3D-geprinte brandstoftank van titaniumlegering
Het KITECH-team maakt gebruik van gerichte energiedepositie (DED) 3D-printtechnologie om hun brandstoftanks te vervaardigen. Deze methode maakt gebruik van laser om metaaldraden te smelten, en vervolgens volgens digitaal ontwerp worden de gesmolten draden van titaniumlegering laag voor laag gestapeld om componenten te construeren. Deze 3D-geprinte brandstoftank van titaniumlegering heeft een diameter van 640 millimeter en is gemaakt van Ti64 titaniumlegering. Het maakt deel uit van een samenwerkingsproject tussen het Korea Aerospace Research Institute (KARI), KP Aviation Industries, AM Solutions en Hanyang University. Tijdens de test weerstond de brandstoftank een druk van 330 bar terwijl hij werd gekoeld tot -196 graden C met behulp van vloeibare stikstof. Hoogspanningscomponenten zijn cruciaal voor ruimtevluchten; Ze kunnen vloeibare brandstof leveren en de stand van het vliegtuig controleren. Ze moeten ook hun prestaties behouden en tegelijkertijd de koude temperatuur handhaven die nodig is voor drijfgassen met lage-temperaturen. Traditioneel gebruiken fabrikanten smeedmethoden om deze componenten te vervaardigen. Dit proces vereist een vaste mal, die niet geschikt is voor het vervaardigen van op maat gemaakte onderdelen van verschillende afmetingen.Dr. Lee Hyub, hoofdonderzoeker van KITECH, legde in een persverklaring uit: “Deze test toont aan dat grootschalige additieve productiestructuren (3D-printen) op betrouwbare wijze bestand zijn tegen lage temperaturen en hoge drukomstandigheden die daadwerkelijke bedrijfsomgevingen simuleren. Dit legt de basis voor de wijdverbreide toepassing van 3D-printen in de lucht- en ruimtevaartindustrie.
Door druktesten bij lage- temperatuur
Om hun brandstoftank te vervaardigen, heeft het KITECH-team eerst twee halve bollen afzonderlijk gemaakt. Vervolgens machinaal bewerken en aan elkaar lassen tot een container. Het hele proces duurde drie dagen. Volgens het R&D-team duurt de gehele productiecyclus slechts een paar weken, wat aanzienlijk korter is dan traditionele methoden. Wetenschappers hebben erop gewezen dat traditionele giet- en smeedmethoden voor de productie van grote containers van titaniumlegering te maken krijgen met uitdagingen op het gebied van de materiaalaanvoer, ontwerpbeperkingen en stijgende kosten en leveringscycli. Na de productie voerde het team druktests bij lage- temperatuur uit op de container bij KARI. Test het plaatsen van bollen van titaniumlegering in een ruimte omgeven door een betonnen barrière. De container wordt gekoeld tot -196 graden C en onderworpen aan een druk van 330 bar.
Tests hebben aangetoond dat de container bestand is tegen extreme ruimteomstandigheden. Er zijn echter verdere tests nodig om na te gaan of het toestel herhaaldelijk bestand is tegen de zware omstandigheden van ruimtevluchten. Zoals Kim Hyun joon van KARI opmerkte: “We zullen blijven samenwerken om cyclische stresstests onder werkdruk uit te voeren en aanvullende certificeringen te zoeken die nodig zijn voor ruimtevaartcertificering.
