Un tempo considerata una tecnologia innovativa in applicazioni di prototipazione rapida di materie plastiche e nei laboratori, la stampa 3D è oggi uno strumento essenziale per un settore affascinante: la produzione di razzi. Ingegneri e produttori utilizzano ora la tecnologia di stampa 3D del metallo per creare razzi stampati in 3D, uno sviluppo che potrebbe fare dell'esplorazione dello spazio un obiettivo più che mai raggiungibile.
Come e perché stampare razzi in 3D
La stampa 3D ha acquisito popolarità per la sua capacità di produrre forme economicamente accessibili e personalizzate, a differenza della maggior parte delle tecniche di produzione. L'industria aerospaziale richiede spesso componenti nuovi e la stampa 3D sembra una scelta naturale. Come accade con la stampa 3D di materie plastiche più consuete, la stampa 3D del metallo nello sviluppo di razzi riduce notevolmente il tempo necessario per la prototipazione di un'idea.
Sistemi a razzo stampati in 3D
La produzione e il collaudo ripetuti risultano notevolmente più veloci con i sistemi a razzo stampati in 3D e questo offre un notevole vantaggio di sviluppo sia in termini di capitale sia di tempo. La produzione di razzi tradizionale richiede attrezzature all'avanguardia e complesse configurazioni strumentali e questo rende la modifica di un progetto estremamente difficile e costosa. La stampa 3D, tuttavia, può portare a una notevole modernizzazione delle configurazioni e degli strumenti necessari associati a rigide tecniche di produzione. Con la stampa 3D, il settore dei razzi ha trovato una soluzione economica ed efficiente.
Vantaggi della stampa 3D
Un altro importante vantaggio della stampa 3D applicata alla tecnologia dei razzi è la riduzione del numero di parti. Ad esempio, la maggior parte del volume di un razzo è occupata dal carburante, che deve essere immagazzinato in modo sicuro in camere isolate a tenuta stagna. Le tecniche di produzione tradizionali richiedono una grande quantità di fissaggi, guarnizioni e o-ring per isolare efficacemente i tipi di carburante e garantire il funzionamento sicuro e corretto del razzo.
Un razzo tradizionale può contenere fino a 100.000 parti, mentre nei razzi stampati in 3D il numero dei componenti può scendere fino a circa 1.000 parti. La stampa 3D può ridurre drasticamente il numero di parti nei motori e nei serbatoi del carburante per razzi, oltre a fornire una struttura ottimizzata, ridurre la manodopera e i costi e garantire prestazioni ottimali. Questa flessibilità nello spazio di progettazione può contribuire a ottimizzare il peso, il flusso di carburante e la gestione termica e l'ottimizzazione determina efficienza. Un aumento dell'efficienza del razzo si traduce direttamente in un aumento della sua potenza e della distanza percorribile.
Tre leader nel settore dei razzi stampati in 3D
SpaceX: oltre a produrre alcuni dei più potenti razzi della storia e i primi razzi riutilizzabili ad essere tornati in sicurezza sulla Terra, SpaceX utilizza anche la stampa 3D in tutto il processo di produzione. In particolare, SpaceX ha adottato la stampa 3D del metallo per creare i motori SuperDraco, utilizzati nel veicolo spaziale Dragon per il trasporto di persone e merci.
Relativity: questo potrebbe essere il più famoso produttore di razzi stampati in 3D a livello mondiale e i suoi processi di produzione si basano quasi interamente sulla stampa 3D. Relativity utilizza diverse tecnologie proprietarie, tra cui DED (Directed Energy Deposition) e DMLS (Direct Metal Laser Sintering), per creare razzi stampati in 3D. Il suo risultato più notevole è il processo di produzione, che vanta un algoritmo brevettato di apprendimento automatico basato sui dati che ottimizza i loop di controllo per "Stargate", il sistema proprietario di stampanti 3D che è anche la più grande stampante 3D per metalli del mondo.
Ursa Major: questa startup con sede in Colorado è legata a Ball Aerospace, ULA, NASA e Lockheed Martin ed è impegnata nella commercializzazione del mercato dei lanci di microsatelliti e nanosatelliti. Questi razzi danno un nuovo significato all'espressione "piccolo ma letale", perché possono produrre oltre 2.200 chilogrammi di forza e sono grandi più o meno quanto uno zaino. Ursa Major si affida alla tecnologia di stampa 3D per produrre motori a razzo altamente ottimizzati, in grado di portare satelliti di comunicazione piccoli e di grande impatto per le aziende. Ursa Major si propone come azienda di riferimento per il dislocamento di massa di satelliti di piccole dimensioni.
Il futuro della stampa 3D di razzi
I razzi stampati in 3D possono rappresentare il futuro del volo spaziale e spingere le nostre capacità verso nuove vette. Molte aziende produttrici di razzi e startup stanno studiando e utilizzando la tecnologia di stampa 3D, anche se solo per pochi componenti critici, per consentire agli ingegneri di esplorare lo spazio di progettazione a un ritmo molto più rapido. Una cosa è certa: riuscire a portare una di queste stampanti 3D su Marte è solo una questione di tempo.