La stampa 3d verrà sempre più utilizzata per le tecnologie spaziali

la NASA ci mostra le nuove tecnologie di stampa 3d per la realizzazione degli ugelli e delle camera di combustione, anche di grandi dimensioni, per i futuri propulsori

10 Mi Piace

Questo video di Veritasium e’ molto bello, di solito fa ottimi video di tema scientifico, ma questa volta e’ veramente interessante.

Questo Tim Ellis e la sua Relativity Space sono decisamente da tenere d’occhio. Nel video ci sono anche alcuni interventi di Scott Manley:

Se interessa, approfondimenti sui contenuti a seguire. Una stampate 3d cosi’ grande e le possibili applicazioni fanno girare la testa.

5 Mi Piace

Alcune mie considerazioni.

Il video sembra reale, e sembra uscito dalla fantascienza, come parecchie cose che succedono di questi tempi. Non avevo visto nulla con cosi’ tanta dovizia di particolari e immagini, e sono cascato dalla sedia (lo stesso effetto che mi hanno fatto i video di Boston Robotics e quelli degli atterraggi dei booster, per intenderci).

In base alle affermazioni di Tim Ellis (ovviamente da verificare)

  • meccanicamente e’ anche piu’ resistente che con altre tecniche di produzione

  • non ci sono vincoli di forma, anzi, diventa possibile produrre veicoli e oggetti con forme arrotondate e “biologiche”. L’esempio e’ la cupola a forma di tellina/ostrica con pieghe di rifonzo, che e’ un oggetto reale che hanno prodotto veramente

  • durante la produzione, grazie ad un software molto complicato, si tiene conto della dilatazione contrazione termica dei materiali, in caso contrario il pezzo raffreddandosi si deformerebbe

  • le righe di accrescimento non danno fastidio all’ aerodinamica

  • rispetto ad altre tecniche di produzione c’e’ una piccola penalizzazione in termini di peso

  • e’ ovvio che usando un braccio meccanico, che potenzialmente puo’ avere le dimensioni di una gru, non c’e’ limite alla dimensione dei pezzi che possono essere prodotti

  • al momento se ho capito bene usano filo di alluminio speciale come materia prima, mi chiedo se sarebbe possibile usare altri metalli/materiali (ovviamente con “testine di stampa” apposite)

  • l’altra ovvia domanda, trattandosi di astronautica, e’ se potrebbero farne una che funziona a zero g, nel vuoto o nell’atmosfera marziana…

Comunque se confermato che ‘sta roba funziona, si conferma che ogni tanto la fantascienza perde il fanta e diventa realta’.

2 Mi Piace

Nel video si dice che studiano leghe ottimizzate per questo processo, ma anche senza lega apposita:

Era un’intervista ad un imprenditore italiano che in azienda aveva stampanti 3D che parevano distributori di bibite solo un po’ più grossi del normale

1 Mi Piace

I difetti di produzione di questa tecnica sono principalmente legati alla scarsa coesione degli strati, come dice Scott Manley il loro più grande asset è il know-how, i settings, le simulazioni, le forme che danno mono problemi.
I problemi di produzione vanno bilanciati dalla complessità del pezzo, se parliamo di forme complesse questa tecnica ti può garantire una maggiore “resistenza” (o leggerezza, o integrazione, etc.), ma per forme semplici spesso il gioco non vale la candela.

Ci sono vincoli di forma, sono generalmente meno stringenti della produzione tradizionale.
Ad esempio in tutti i pezzi stampati con il braccio robotico ho notato la mancanza di sottosquadri o l’utilizzo di rinforzi particolari per alcune parti con un andamento particolarmente orizzontale.

EDIT:
più che di sottosquadri, che ovviamente ci sono, mi riferivo a parti con “overhang” > 90°, immaginandosi di stampare con questa tecnica una statua dalle fattezze umane, le braccia soffrirebbero di questo problema e avrebbero bisogno di supporti a perdere.

sottovaluti la “ruvidezza” di molti razzi del passato :slight_smile:
E comunque la verniciatura renderà le righe meno evidenti.

a parità di forma, però è una tecnica che ti permette di scegliere forme che ti permettono di risparmiare peso.
Probabilmente a livello globale il peso sarà simile, il vero motivo dell’utilizzo della tecnica additiva è nel rendere più flessibile la produzione.

beh, ma non ti puoi aspettare le stesse tolleranze… che sono il vero punto critico del lavoro di SpaceX con Starship.

la tecnologia GMAW ha già una gran varietà di materiali usabili, il problema è trovare i giusti parametri per utilizzarla come end-effector di un braccio robotico con successo.
Per il momento hanno scelto di procedere con l’alluminio, in caso decidessero di passare all’acciaio probabilmente dovrebbero spendere mesi/anni a riadattare tutti i parametri/simulazioni.

l’atmosfera dovrebbe essere un problema secondario essendo la GMAW una saldatura schermata dal rilascio di gas dall’ugello, per definizione.
La gravità invece può avere delle ripercussioni interessanti… vedo vantaggi nelle forme realizzabili e svantaggi nella gestione dell’espansione termica durante la stampa.

4 Mi Piace

Grazie per l’interessantissimo e competente contributo, ma solo una precisazione: il mio voleva essere un sunto di cose che sono state dette nel video, non sono mie affermazioni. Ovviamente Tim Ellis deve vendere il suo prodotto, a investitori e clienti.

Comunque considerato che questa tecnica non potra’ che progredire, se quello che si vede nel video e’ vero e senza troppi trucchi mi sembra che si incominci a fare sul serio, anche per oggetti e strutture grandi con requisiti tecnologici abbastanza stringenti.

Altri stampano ugelli e camere di combustione in inconel o simili ma oggetti di grandi dimensioni non l’avevo visto prima e mi pare una novita’ rilevante. A parte i famosi video di case fatte con stampanti 3d che spruzzano calcestruzzo, ma ovviamente le applicazioni e i requisiti tecnici sono ben diversi che stampando oggetti in metallo.

2 Mi Piace

Al di là del video di Derek, che come sempre è spettacolare, è la prima volta che sento parlare di Relativity Space.

Secondo quello che dicono nel video, sembrano essere piuttosto vicini a lanciare il loro primo razzo.

Come mai è fuori dai “nostri” radar? :face_with_raised_eyebrow:

1 Mi Piace

Non lo so, forse finora si sono tenuti abbottonati anche per motivi di riservatezza e di segreti industriali.

Ma io non sono cascato dalla sedia perche’ e’ apparso un nuovo attore nel campo dei lanciatori “new space”. Ne abbiamo altri, alcuni molto brillanti.

Sono cascato per il loro “Stargate”, come chiamano quel sistema di stampa 3d, in carne ed ossa, filmato per gli increduli, che fa apparire molte fantasie della fantascienza meno lontane. A partire dalla macchina che costruisce almeno parti di se stessa, alle fabbriche nello spazio e su altri corpi celesti, al riutilizzo dei materiali dei booster o ISRU, alle tecniche di progettazione e rapida prototipazione del terzo millennio quasi “evolutive”, con forme quasi biologiche. Le impicazioni vanno oltre l’astronautica.

Ovviamente sono stati bravi con gli effetti speciali, ma magari la vera produzione e’ piu’ manuale di come hanno fatto apparire nel video, probabilmente devono sorvegliarlo, assisterlo e aggiustarlo a mano continuamente.

Sono tecnologie non particolarmente nuove né “moderne”… la stampante 3d del tubo è una saldatrice a filo meccanizzata… ma ciò che fa la differenza è il know how nella taratura delle macchine, giustamente come dice nella composizione del filo, che da quel che si capisce subisce un processo di indurimento via tempra che però nell’alluminio non funziona, per cui chissà che componenti hanno inserito.
La cosa più vera secondo me è quello che dice manley: anche se non venderanno un razzo, ad oggi sono quelli che hanno sviluppato al meglio una tecnologia che possono vendere

È che non leggete astronautiNEWS che ne ha parlato sin dal gennaio 2019 :sunglasses:

11 Mi Piace

Spero di venire presto smentito dai fatti e dai successi anche economici di Relativity, ma stampare tutto in 3D a me sembra veramente voler sprecare tempo e denaro per motivi diciamo “ideologici” secondo cui se è stampato in 3D è meglio.
Non sono esperto in materia, ma realizzare un cilindro stampandolo in 3D credo che sia uno dei modo meno efficienti per farlo.
Insomma, o son tutti scemi a stampare in 3D solo componenti con forme e cavità non regolari, o ci sarà un motivo. E non parlo solo di industria aerospaziale.

E se il motivo principale è automatizzare, non credo sia impossibile realizzare un macchinario automatico che a partire da una bobina di un certo metallo riesca a dare la curvatura, riesca a tagliarlo e a saldarlo a tubo, ne impili più sezioni e le saldi a sua volta. Soprattutto per un vettore di piccole dimensioni.

3 Mi Piace

Non e’ solo un cilindro. Anche il corpo di un lanciatore ha una forma esterna e soprattutto interna relativamente complessa. E questa tecnologia ha il potenziale di fare forme piu’ ottimizzate, con rastremature ed elementi aereodinamici e strutturali. Chissa’, la forma ideale con il massimo rapporto di massa e rapporto peso/resistenza potrebbe essere a goccia, come nella fantascienza vintage (un altro back to the future). Per ora giustamente non sperimenano cose strane, ma magari la tecnica piu’ avanti lo permettera’.

Ovviamente per camere di combustione, con ugelli e tubi di raffreddamento rigenerativo ricavati nel corpo della stampa, e’ ben noto che la stampa 3d permette forme altrimenti difficili da produrre. Ma quelle si stampano in inconel o simili, non alluminio… qui la novita’ e il concetto da dimostrare e’ che si stampa roba grossa.

Il problema e’ semmai che ci vogliono mesi per fare un singolo pezzo. Non sembra una tecnologia adatta ad una produzione di massa. A meno che tu non produca in massa anche gli Stargate e ne metta tanti al lavoro contemporaneamente… E non ci sono solo i razzi, da produrre cosi’. Le tecniche di produzione di massa tradizionali richiedono macchinari altamente dedicati a produrre proprio quel pezzo. Poi magari lo fanno piu’ velocemente ma fanno solo quello. Infatti nell’industria automobilistica si usa lo stesso pianale per tanti modelli diversi e lo si fa durare tantissimi anni. Invece la stampa 3d e’ adatta per piccole serie o per pezzi unici, e, cosa che potrebbe essere dirompente, per lo sviluppo incrementale. Faccio una monoscocca, la testo su strada e nei crash test, la modifico e ne faccio un’altra da testare e migliorare ulteriormente.

Le applicazioni vagheggiate sono parecchie, magari per una di queste la tecnica si rivelera’ essere competitiva per cambiare la faccia di qualche settore/area dell’industria, chissa’.

1 Mi Piace

Ma su quello che dici sono d’accordo, la tecnologia di per se è molto interessante e può avere dei risvolti interessanti e utili. Ad esempio la stampa della paratia ondulata per dargli maggior resistenza mi sembra ottima. Non vedo solo il senso di stampare anche il cilindro. Visto che a tutti gli effetti stanno saldando, potrebbero benissimo stampare le paratie e saldarle al cilindro prodotto normalmente ma in modo automatizzato.

Da elettronico, mi sembra come il voler forzare l’IOT dentro a qualunque cosa (il famoso microonde che si connette a internet) che non è altro che non ha spesso alcuna reale utilità se non far lievitare i prezzi di decine se non centinaia di euro a fronte di pochi euro di costo effettivo. Però vende perché è moderno e “fa figo”, e al riguardo complimenti ai miei colleghi. Ovviamente anche in questo caso esistono molte apparecchiature dove le funzionalità sono utili.

Mi sembra però molto più difficile che possa funzionare qua con questi costi e questi tempi sulla scala su cui stanno applicando questa tecnologia.

1 Mi Piace

Se non altro c’è il vantaggio che in una singola stanza ed un singolo macchinario entri col materiale grezzo ed esci con l’elemento assemblato finito. Vuol dire già che risparmi tutti i processi industriali per la logistica interna. E in più semplifichi anche molto la logistica esterna, perché devi ordinare un singolo prodotto, che è il filo di alluminio arrotolato.

In più, tutto il processo avviene in maniera interamente automatica (almeno così sembra dal video), il che riduce enormemente la forza lavoro.

Loro parlano di produrre un componente come un serbatoio in un decimo del tempo e con un decimo del costo. Se sia veramente così, non lo so. Se hanno ragione loro però, potrebbero davvero sconvolgere il mercato

1 Mi Piace

Questo al momento è ben lontano dalla realtà e finora la stampa 3d ha dimostrato i suoi punti di forza nella prototipazione rapida e nelle forme complesse. Si parla sempre di volumi “piccoli”. Credo che la quadratura sarà data dalla combinazione di tante tecniche. Tesla sta traendo grosso vantaggio dalla stampa in pressofusione dei telai, ma non ci stampa tutta la macchina. Questi dicono di voler in futuro stampare anche il piping dei motori. Se può teoricamente essere utile dovranno anche valutare cosa comporta avere scabrezza elevata, punti di formazione di cricche, disomogeneità nel materiale etc etc e se c’è un reale vantaggio rispetto a collegare dei tubetti in acciaio.

I’ve been a fan of 3D printing since the first of them appeared. Now we are printing some toys for kids at home :slight_smile:

This is a great example of the technology leap.

Encouraging and inspiring - real rocket technology at home.

  • 3D printed rockets have proved to be effective and are today’s reality.

  • 3D printed rockets can be done by any teenager (NASA’s Space Exploration Educators Conference (SEEC) made it possible as an event attendees a few months ago.

  • 3D printed homes prototypes for Mars are already running tenders.

  • Even 3D printed homes for Mars colonization tenders are realized.

1 Mi Piace