EOS' AMCM heeft 's werelds grootste 3D-geprinte raketmotor op gas voltooid. De engine is volledig ontworpen in de Duitse bedrijfssoftware Hyperganic Core met behulp van geavanceerde softwarealgoritmen, waardoor elk handmatig CAD-modelleringsproces niet nodig is en tegelijkertijd mogelijk het meest complexe additief vervaardigde onderdeel is dat ooit is geproduceerd - waardoor alle traditionele workflows worden gebroken. Geprint in koper op AMCM's enorme 1m bouwvolume 3D-printfaciliteit, de motor is 80cm hoog.
Krachtig algoritme
Deze Aerospike raketmotor demonstreert de mogelijkheden om de kracht van software-algoritmen te combineren met 's werelds meest geavanceerde 3D-print-additieve productiesysteem.
Luchtaangedreven raketmotoren bieden aanzienlijke voordelen ten opzichte van traditionele bell-nozzle-ontwerpen. De Aerospike-motor is een raketmotor die zijn aerodynamische efficiëntie behoudt over een breed scala aan hoogten. Het behoort tot de categorie van sterk gecompenseerde nozzle-motoren.
Aerospike-motoren gebruiken 25-30% van de brandstof op lage hoogten, waar de stuwkracht het meest veeleisend is voor de meeste missies. Aerospike-motoren zijn enorme vooruitgang in raketten en zelfs een fractie van een procent is het nastreven waard. De uitdaging is altijd het koelen van spikes in het midden van extreem hete uitlaatgassen.
Dit Aerospike-motorontwerp is efficiënt en bouwt voort op de nieuwste kennis op het gebied van ruimtehardware-engineering in combinatie met de hoeveelheid kennis die wordt gebruikt voor het ontwerp van hyperganische warmtewisselaars. Het Aerospike concept is bekend en gemakkelijk te begrijpen. De eerste ontwerpen verschenen in de jaren 1960 en 1970, maar op dat moment moest NASA kiezen voor een traditioneel klokvormig mondstuk omdat het koelen van de spikes niet mogelijk was met behulp van traditionele engineering- en productietechnieken in het ontwerp van de Aerospike.
In zekere zin moet de Aerospike een gigantische, ultra-efficiënte warmtewisselaar zijn die cryogene vloeibare zuurstof gebruikt om te voorkomen dat de spikes smelten, en 3D-printen maakt die productie-uitdagingen een fluitje van een cent.
Binnen enkele minuten kan Hyperganic Core vrijwel elk denkbaar motorontwerp maken, inclusief straalkoppen, geavanceerde warmteoverdrachtssystemen en complexe verbrandingsgeometrieën, met verschillende stuwkrachtniveaus en verschillende maten, met software die snel kan itereren en aanpassen Bedenk het beste ontwerp in een kwestie van minuten in één iteratie.
Automatisch onderdelen genereren
Hypertonic heeft een voxel-level ontwerpsoftware ontwikkeld voor additieve productie die de ontwerpbeperkingen van STL-bestanden verwijdert. Hypertonic genereert automatisch onderdelen via algoritmen voor het creëren van complexe functionele bionische structuren.
Het principe achter het ontwerp is ontwerp door middel van wiskundige algoritmen, zonder enig CAD-model. Het 3D-print raketmotormodel wordt gemaakt door middel van een digitaal evolutieproces. Het algoritme in het evolutieproces zal honderden variantmodellen genereren en de software zal fysieke simulatieverificatie uitvoeren op deze modellen om de meest geschikte modellen te screenen. Het resulterende 3D-geprinte raketmotorontwerp heeft een heel ander uiterlijk dan een menselijk ontwerp.
Het ontwerp van de twee motoren met een hoogte van 80cm en een hoogte van 40cm is niet hetzelfde, niet alleen de grootte. Onderdelen voor additive manufacturing zijn vaak zeer complex en moeilijk te implementeren met traditionele CAD-software. Hypertonic pakt dit probleem aan met 3D-modellen op voxelniveau die kunnen worden bekeken in CAD. Het bedrijfsmodel van Hyperganic is ook innovatief, ze verkopen geen software, maar bieden klanten afdrukparameters voor succes, wat zou kunnen betekenen dat Hyperganic een model voor het delen van inkomsten voor klanten creëert.
De Aerospike-motor is voorzien van een klokvormig mondstuk dat het uitzettende gas samendrukt. De basisvorm is een klok die binnenstebuiten is gekeerd. Het ontwerp van het Aerospike uitlaatspruitstuk is in feite het tegenovergestelde van een traditionele klokvormige raket. De stuwkracht van de traditionele klokvormige raket die vaak op de spaceshuttle wordt gebruikt, wordt geleidelijk verminderd. Het Aerospike-structuurontwerpconcept kan de stuwkracht van de raket behouden nadat deze de grond heeft verlaten.
Aerospike-structuren zijn moeilijk te construeren met traditionele productietechnieken, waaronder een reeks bijbehorende technische problemen: koeling, gewicht en productiekosten. Door middel van 3D-printtechnologie kunnen complexe geometrieën worden gecreëerd, inclusief onderdelen die gevoelig zijn voor interferentie door bewerking, die effectief kunnen worden opgelost door 3D-printtechnologie. Met de huidige 3D-printtechnologie en nieuwe materialen zoals koperlegeringen kan een functionele en economisch levensvatbare Aerospike-motor worden gebouwd met weinig kosten en tijd.