Lo spazio non è mai sembrato così vicino, con il volo spaziale a portata di mano. Per potenziare la competitività dei sistemi di trasporto spaziale europei, i ricercatori dell'Istituto Fraunhofer per la Tecnologia Laser ILT stanno sviluppando innovative tecnologie manifatturiere per i componenti dei razzi nel progetto ENLIGHTEN. I ricercatori presenteranno i loro risultati alla Hannover Messe (Padiglione 2, Stand B24) dal 22 al 26 aprile 2024.
Le nuove tecnologie
Il team di Min-Uh Ko presso il Fraunhofer ILT ha posto la sua attenzione sul futuro di successo dell'industria spaziale europea. All'interno del progetto ENLIGHTEN (European iNitiative for Low cost, Innovative & Green High Thrust ENgine), i ricercatori stanno lavorando su nuove tecnologie per abbattere i costi del viaggio spaziale e rafforzare la capacità dell'Europa di competere in questo settore. Ci sono 18 partner coinvolti nel progetto, che riceve un sostegno attivo dalla Commissione Europea con l'obiettivo di mantenere la sovranità tecnologica e di poter operare autonomamente in un contesto di crescente concorrenza globale.
Gli esperti del Fraunhofer ILT stanno letteralmente portando nuova propulsione al viaggio spaziale europeo come parte del progetto. Il loro piano è quello di produrre la bocca di un motore a razzo utilizzando un metodo di produzione additiva noto come deposizione di materiale laser (LMD) e costruire un dimostratore su scala. Questo metodo di produzione riconcepito è di per sé un passo cruciale verso una maggiore efficienza dei costi e flussi di lavoro accelerati.
La tecnologia LMD LMD
"È straordinario il modo in cui il vasto campo di possibilità offerto dalla tecnologia LMD migliora drasticamente la velocità e l'efficienza dei costi per la produzione delle nuove generazioni di bocche di razzo. Oltre alla sua ampia area di costruzione, il design in fase di studio ha canali di raffreddamento eccezionalmente fini e sottili che richiedono un grande impegno per essere implementati nelle routine di produzione convenzionali", spiega Ko, coordinatore di questo sottoprogetto.
Flessibile, produttivo e preciso
Altri metodi, come la fabbricazione additiva con filo e arco (WAAM) e la fusione laser di polveri (LPBF), non sono in grado di produrre strutture altrettanto intricate o hanno una produttività significativamente inferiore rispetto all'LMD. Inoltre, esistono limitazioni significative di dimensione con LPBF in particolare. "Ciò che rende eccitante la tecnologia LMD è che il principio del processo può essere trasferito a quasi qualsiasi tipo di sistema cinematico. E questo significa che la dimensione è anche facile da scalare", osserva Ko.
Le strutture a parete sottile del propulsore richiedono sorgenti laser con una specifica qualità del fascio che producono un fascio con un diametro eccezionalmente piccolo. "Siamo particolarmente forti in questo settore perché disponiamo di varie sorgenti laser e configurazioni ottiche interne che possiamo regolare all'applicazione individuale", afferma Jochen Kittel, responsabile del progetto ENLIGHTEN presso il Fraunhofer ILT.
La produzione di razzi
La bocca del razzo in fase di sviluppo presso il Fraunhofer ILT è progettata per essere utilizzata come componente nella prossima generazione di razzi emersi dal programma Ariane. ArianeGroup è il coordinatore generale del progetto ENLIGHTEN. Infatti, la bocca del razzo può già essere prodotta utilizzando metodi convenzionali. Ma il processo attuale coinvolge molti passaggi sequenziali individuali, che comportano sfide di tempo e costi. Poiché nessun fornitore può eseguire tutti i passaggi in un'unica sede di produzione, i componenti devono essere spostati in più sedi. Questo crea una catena di processo che estende significativamente i tempi di produzione e consegna.
"Una tecnologia di processo che elimina molti passaggi individuali ridurrà significativamente i costi, ma non è tutto. Allo stesso tempo, accorceremo notevolmente il tempo necessario per produrre una bocca di razzo. Al momento, il processo richiede ben più di diversi mesi, coprendo più di un trimestre", sottolinea Kittel.
"Una volta sviluppato con successo il processo e il dimostratore, sarà una svolta. Con i nostri risultati, possiamo rendere possibile all'industria la produzione di strutture altrettanto grandi, complesse e intricate utilizzando LMD presso le proprie strutture per fornire l'industria aerospaziale", afferma Ko con convinzione.
L'iniziativa dei partner che lavorano al progetto ENLIGHTEN mostra che se l'Europa unisce le forze, può continuare a svolgere un ruolo importante nel viaggio spaziale ed esplorazione globale. Gli esperti del ILT presenteranno le ultime scoperte dal progetto in corso per un sistema di trasporto spaziale europeo affidabile e competitivo presso lo stand congiunto Fraunhofer alla Hannover Messe in Hall 2, Stand B24, dal 22 al 26 aprile 2024. Grazie a progetti come questi, il futuro dei sistemi di trasporto spaziale europei appare luminoso.