根据该机构的合作机会公告,位于阿拉巴马州亨茨维尔的 NASA 马歇尔太空飞行中心的工程师与位于科罗拉多州伊利市的 Elementum 3D合作,制造了一种可焊接的铝,其耐热性足以用于火箭发动机。与其他金属相比,铝的密度较低,可用于制造高强度、轻质的部件。
然而,由于铝对极热的耐受性较低且在焊接过程中容易破裂,因此到目前为止,铝通常难以用于增材制造火箭发动机零件。RAMFIRE 项目由 NASA 空间技术任务理事会 (STMD) 资助,专注于推进轻质、增材制造的铝制火箭喷嘴。喷嘴设计有小的内部通道,使喷嘴保持足够低温以防止熔化。使用传统的制造方法,喷嘴可能需要多达一千个单独连接的零件。RAMFIRE 喷嘴采用一体式设计,所需的粘合量大大减少,并显著缩短了制造时间。
NASA 和 Elementum 3D首先开发了新型铝合金材料,称为
A6061-RAM2,用于制造喷嘴并改性激光粉末定向能量沉积 (LP-DED) 技术所使用的粉末。位于南达科他州拉皮德城的另一个商业合作伙伴
RPMInnovations (RPMI) 使用新发明的铝和特殊粉末,通过 LP-DED 工艺制造 RAMFIRE 喷嘴。NASA 马歇尔 RAMFIRE 首席研究员 Paul Gradl
表示:“与专业制造供应商的行业合作有助于推进供应基础,并有助于使增材制造更容易应用到NASA
任务以及更广泛的商业和航空航天业。我们减少了制造过程中涉及的步骤,使我们能够在几天内将大型发动机部件作为一个单一的构件来制造。”
今年夏天早些时候,在马歇尔东部试验区,两个 RAMFIRE
喷嘴使用液氧和液氢以及液氧和液甲烷燃料配置完成了多次热火测试。由于压力室超过 825 磅每平方英寸
(psi)(超过预期的测试压力),喷嘴成功累积了 22 次启动和 579 秒(即近
10分钟)的运行时间。该事件表明喷嘴可以在最苛刻的深空环境中运行。格拉德尔说:“这个测试系列标志着喷嘴的一个重要里程碑,在对喷嘴进行一系列严格的热火测试后,我们证明了该喷嘴能够承受月球着陆器规模发动机的热、结构和压力负载。”
除了成功建造和测试火箭发动机喷嘴外,RAMFIRE项目还使用RAMFIRE铝材料和增材制造工艺来建造其他先进的大型部件用于演示目的。其中包括直径为36 英寸的气动塞式喷嘴,具有复杂的整体冷却剂通道,以及用于低温流体应用的真空夹套罐。据 NASA 称,该机构和行业合作伙伴正在努力与商业利益相关者和学术界共享数据和流程。多家航空航天公司正在评估这种新型合金和 LP-DED 增材制造工艺,并寻找将其用于制造卫星和其他应用部件的方法。
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