A NASA testou com sucesso pela primeira vez um bico de motor de foguete impresso em 3D feito de alumínio, como parte de um projeto que visa reduzir os custos de fabricação e o peso do motor. Os bicos dos motores de foguete precisam suportar enormes quantidades de calor e pressão, por isso devem ser fabricados usando procedimentos complexos e milhares de peças. Com o novo motor, a agência espacial pretende reduzir os custos associados à exploração do espaço profundo e reduzir o peso do foguetão para que este possa transportar mais cargas úteis.
Em maio de 2023, o bico do motor de foguete impresso em 3D RAMFIRE da NASA foi testado em um ambiente com temperaturas de até 6.000 graus Fahrenheit (cerca de 3.300 graus Celsius). Imagem: NASA
Para criar um bico de motor de foguete impresso em 3D, a NASA teve que desenvolver uma variante de alumínio que fosse adequada para fabricação aditiva e capaz de suportar as condições estressantes de trabalho de um motor de foguete. O bocal do motor é um dos componentes mais importantes de um foguete e, assim como a câmara de combustão, deve ser capaz de suportar o calor extremo gerado pela combustão do motor e pelos subprodutos da combustão.
Este bico de motor é feito de alumínio A6061-RAM2 e faz parte do projeto de Fabricação Aditiva Reativa para a Quarta Revolução Industrial (RAMFIRE) da NASA. Este projeto é especificamente dedicado ao desenvolvimento de bicos de motor de foguete impressos em 3D, com foco na introdução de mudanças no design para permitir a simplicidade e o resfriamento do foguete.
Um bocal de motor de foguete é um componente em forma de sino na parte inferior que normalmente é resfriado por um propelente superfrio que flui através do bocal. Isto é conseguido usinando canais na parede interna do bocal, que então fluem de volta para a câmara de combustão do motor para criar impulso. Esses canais exigem centenas ou até milhares de componentes individuais, o que complica naturalmente o processo de fabricação e aumenta custo e peso.
A NASA também criou um tanque de teste impresso em 3D com o mesmo material do bocal do motor do foguete. Ao usar a tecnologia de impressão 3D para criar o bocal do motor, a NASA e seu parceiro de engenharia e fabricação do projeto RAMFIRE, RPM Innovation, serão capazes de criar o bocal do motor do foguete a partir de uma única peça. Isto reduz significativamente os custos e simplifica o processo de engenharia, ao mesmo tempo que torna o bico mais leve. Todos estes são enormes benefícios, especialmente porque o peso é uma das maiores limitações dos foguetes. Os engenheiros devem equilibrar cuidadosamente o peso, o propulsor e a carga útil do foguete para garantir que ele possa realmente decolar quando for lançado.
A Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA) acredita que os avanços na tecnologia de impressão 3D na fabricação de peças de motores de foguetes permitirão transportar mais cargas úteis, especialmente em missões interestelares. Para bicos de motor de foguete impressos em 3D RAMFIRE, a NASA conduziu com sucesso 22 testes, com um tempo de teste cumulativo de 579 segundos, ou aproximadamente 10 minutos, e temperaturas de teste de até 6.000 graus Fahrenheit.
Além disso, a NASA e a RPM Innovation construíram um bico de aerossol e um tanque de líquido criogênico. O alumínio para essas peças foi fabricado em colaboração com Elementum3D. A fabricação aditiva para a fabricação de foguetes é um campo relativamente novo, e a RelativitySpace, empresa de foguetes com sede em Long Beach, Califórnia, começou a usar tecnologia de impressão 3D para fabricar tanques de combustível, motores e outras peças.