Recipiente a pressione in titanio per l'esplorazione spaziale costruito con successo utilizzando il processo di produzione additiva Wire + Arc

Un team composto da Thales Alenia Space, Cranfield University e Glenalmond Group ha prodotto con successo un primo prototipo in scala reale di un recipiente a pressione in titanio da utilizzare nelle future missioni con equipaggio per l'esplorazione spaziale.

Il pezzo è alto circa 1 m e pesa 8,5 kg. Realizzato in lega di titanio (Ti-6Al-4V), è stato depositato utilizzando il processo WAAM (Wire + Arc Additive Manufacturing), di cui l'Università di Cranfield è stata pioniera negli ultimi dieci anni.

Grazie alla possibilità di passare direttamente dal disegno digitale alla struttura finale, WAAM ha integrato due singoli pezzi in un'unica parte; eliminando la necessità di forgiati a lungo termine; e ha sostanzialmente ridotto la quantità di materiale di scarto rimosso dalla lavorazione.

Se prodotto in modo tradizionale, il componente avrebbe richiesto circa 30 volte più materia prima della sua massa finale. Utilizzando il processo WAAM, per ciascun articolo sono stati risparmiati più di 200 kg di Ti-6Al-4V. C'è spazio per migliorare ulteriormente questo aspetto e Cranfield sta lavorando su metodi innovativi per depositare più vicino allo spessore finale.

La forma WAAM è stata prodotta a Cranfield e poi inviata al Glenalmond Group dove è stata sottoposta a distensione, scansionata al laser, lavorata e ispezionata utilizzando un metodo a ultrasuoni. L'ispezione finale è stata eseguita da Agiometrix utilizzando una tomografia computerizzata (TC) per l'analisi della qualità interna e uno scanner ottico, con Thales Alenia Space che ha garantito che la parte soddisfacesse i requisiti e le specifiche meccaniche.

A seguito dei controlli, il team di progetto è soddisfatto che la nave soddisfi i requisiti tecnici e di qualità di guida. Il team sta ora procedendo alla costruzione di un secondo prototipo, con l'obiettivo di effettuare una messa a punto dell'intero ciclo di produzione, per dimostrare la ripetibilità e l'affidabilità del processo e per spingere l'implementazione del nuovo approccio in volo. hardware.

L'Ing. Massimo Chiampi, Study Manager per i progetti di Additive Manufacturing presso Thales Alenia Space, ha dichiarato: "Eravamo alla ricerca di una soluzione produttiva innovativa per i serbatoi, che tipicamente soffrono di lunghi tempi di consegna con il percorso di produzione convenzionale basato sulla lavorazione sottrattiva. Grazie a questo progetto , abbiamo dimostrato che l'adozione della tecnologia WAAM migliora la competitività del nostro prodotto. Un articolo dalla forma quasi perfetta viene fabbricato in pochi giorni - rispetto ai diversi mesi necessari per l'approvvigionamento dei prodotti lavorati standard - e anche la quantità di lavorazione meccanica l'operatività è notevolmente ridotta, abbiamo ottenuto una riduzione del 65% del lead time complessivo senza rinunciare alle prestazioni richieste e questo comporta un vantaggio anche in termini di flessibilità progettuale, consentendo di rispondere alle esigenze del cliente in una fase avanzata del progetto. "

Il dottor Jialuo Ding, ricercatore principale presso l'Università di Cranfield e scienziato capo presso WAAM3D, ha dichiarato: "Sviluppiamo la tecnologia WAAM da più di 10 anni ed è molto soddisfacente vederla raggiungere questo livello di maturità commerciale. Siamo molto entusiasti di lanciando la tecnologia attraverso la nostra nuova società di spinout, WAAM3D. Siamo anche estremamente soddisfatti del lavoro svolto da Glenalmond Technologies, che ha gestito perfettamente una parte con stock di lavorazione limitato, al primo tentativo."

Il dottor Filomeno Martina, docente senior presso l'Università di Cranfield e CEO di WAAM3D, ha dichiarato: "Questa parte è stata costruita utilizzando software e hardware che sono stati sviluppati nell'ultimo decennio; questi sono finalmente pronti per la commercializzazione attraverso una nuova società spin-out di Cranfield, WAAM3D. Questa parte ci ha dato l'opportunità di testare le soluzioni innovative di WAAM3D su un caso utente di alto profilo, con un calendario molto aggressivo. Siamo molto orgogliosi del livello di automazione raggiunto presso l'Università di Cranfield. WAAM3D renderà tutti questi strumenti disponibili a comunità industriale nei prossimi due mesi e non vediamo l’ora di vedere l’impatto che ciò avrà sulla produzione additiva industriale su larga scala”.