Как 3D печать способствует полномасштабной разработке ракет

О компании

Студенческая ракетостроительная команда HyEnD из Штутгартского университета занимается проектированием, сборкой и запуском сложных ракет. Их работа — это яркий пример того, как современные технологии позволяют молодым инженерам достигать амбициозных целей.

В 2023 году в рамках программы DLR STERN II они запустили гибридную метеоракету N2ORTH на высоту 64,4 км, установив новые мировые рекорды для студенческих и гибридных ракет. Сегодня их главный проект — жидкостная ракета BLAST высотой 6 метров и диаметром 300 мм, созданная для покорения новых высотных рекордов.

Вызов: многообразие задач при ограниченном бюджете

Создание ракеты такого уровня предполагает разработку множества подсистем: двигательной установки, конструкций, авионики, системы восстановления, жидкостных систем и наземного вспомогательного оборудования (GSE). Для каждой из них требуются уникальные детали, которые должны быть изготовлены на заказ, точно подогнаны и испытаны в реальных условиях.

Быстрые итерации особенно критичны, когда окончательные детали дорого производить из металла. Традиционные методы, такие как ЧПУ-обработка и ручное изготовление, часто оказываются слишком медленными, дорогими и сложными для масштабирования.

Решение: универсальный инструмент для каждого этапа

Чтобы справиться с постоянными изменениями в проекте и широким спектром требований, команда HyEnD использует FDM принтер для печати композитными материалами. Это устройство стало неотъемлемой частью их рабочего процесса. Команда активно использует возможности многоматериальной печати и закрытую камеру, ежемесячно расходуя около 4 кг филамента. В зависимости от задачи они печатают детали из PLA, ASA, PETG, поликарбоната и PVA.

Применение 3D печати в различных подсистемах

Благодаря 3D принтеру команда оптимизировала работу над каждой частью ракеты. В двигательной установке они печатают прототипы компонентов для визуальной проверки и подгонки сложных сборок перед чистовой обработкой металла, а также производят специальные зажимные приспособления для постобработки. Для наземного оборудования они создают кронштейны и защитные кожухи из стойкого к ультрафиолету ASA.

В производстве композитных конструкций 3D печать играет особую роль: команда изготавливает формы из PLA и PETG для выкладки углепластика, а также использует растворяемые оправки из PVA для намотки композитных баков, выдерживающих давление в 200 бар. Для систем спасения и авионики печатают детали для испытаний парашютов в аэродинамической трубе и летные компоненты из прочного поликарбоната. Даже в жидкостных системах прототипы распределительных блоков и соединений помогают проверить компоновку до изготовления финальных деталей.

Результат: скорость, свобода творчества и экономия

Использование FDM принтера позволяет HyEnD сохранять гибкость и эффективность на всех этапах создания кастомизированной ракеты. Принтер поддерживает быстрое и недорогое прототипирование сложных компонентов, дает возмжность проводить примерки и ранние тесты до инвестирования в дорогостоящую металлообработку и производить функциональные детали из инженерных материалов. Возможность моментально изготовить любое крепление или оснастку прямо в лаборатории устраняет узкие места и дает команде свободу для экспериментов и доводки каждой мелочи.

Итог

По мере того как ракета BLAST обретает окончательную форму, 3D печать продолжает поддерживать команду на завершающих стадиях разработки, будь то внесение последних изменений в конструкцию или подготовка к комплексным испытаниям. FDM принтер остается надежным элементом их инфраструктуры, помогая оставаться сфокусированными на главной цели — следующем запуске.

Наши предыдущие статьи: