أكمل AMCM التابع لشركة EOS أكبر محرك صاروخي يعمل بالغاز بطباعة ثلاثية الأبعاد في العالم. تم تصميم المحرك بالكامل في برنامج المؤسسة الألماني Hyperganic Core باستخدام خوارزميات برمجية متقدمة ، مما يلغي الحاجة إلى أي عملية نمذجة يدوية CAD ، وفي الوقت نفسه ربما يكون الجزء الأكثر تعقيدًا الذي تم تصنيعه بشكل إضافي على الإطلاق - كسر جميع عمليات سير العمل التقليدية. مطبوع بالنحاس على منشأة طباعة ثلاثية الأبعاد ضخمة الحجم من AMCM بحجم 1 متر ، يبلغ ارتفاع المحرك 80 سم.
خوارزمية قوية
يوضح محرك الصواريخ Aerospike هذا إمكانيات الجمع بين قوة خوارزميات البرامج ونظام تصنيع المواد المضافة للطباعة ثلاثية الأبعاد الأكثر تقدمًا في العالم.
توفر المحركات الصاروخية التي تعمل بالهواء مزايا كبيرة مقارنة بتصميمات فوهة الجرس التقليدية. محرك Aerospike هو محرك صاروخي يحافظ على كفاءته الديناميكية الهوائية على نطاق واسع من الارتفاعات. إنه ينتمي إلى فئة محركات الفوهة عالية التعويض.
تستخدم محركات Aerospike 25-30 في المائة من الوقود على ارتفاعات منخفضة ، حيث يكون الدفع هو الأكثر تطلبًا لمعظم المهام. تُعد محركات Aerospike تطورات هائلة في مجال صناعة الصواريخ ، وحتى جزء بسيط من النسبة المئوية يستحق المتابعة. يكمن التحدي دائمًا في تبريد المسامير في منتصف العادم شديد الحرارة.
يتميز تصميم محرك Aerospike هذا بالكفاءة ويعتمد على أحدث المعارف في هندسة الأجهزة الفضائية جنبًا إلى جنب مع مجموعة المعرفة المستخدمة في تصميم المبادل الحراري عالي العضوية. مفهوم Aerospike معروف ويسهل فهمه. ظهرت التصميمات الأولى في الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي ، ولكن في ذلك الوقت كان على ناسا اختيار فوهة تقليدية على شكل جرس لأن تبريد المسامير لم يكن ممكنًا باستخدام تقنيات الهندسة والتصنيع التقليدية في تصميم Aerospike.
بطريقة ما ، يحتاج Aerospike إلى أن يكون مبادلًا حراريًا عملاقًا وفائق الكفاءة يستخدم الأكسجين السائل المبرد لمنع ذوبان المسامير ، كما أن الطباعة ثلاثية الأبعاد تجعل تحديات التصنيع سهلة.
في غضون دقائق ، يمكن لـ Hyperganic Core إنشاء أي تصميم محرك يمكن تخيله تقريبًا ، بما في ذلك الرؤوس النفاثة وأنظمة نقل الحرارة المتقدمة وهندسة الاحتراق المعقدة ، مع مستويات دفع مختلفة وأحجام مختلفة ، مع برنامج يمكنه التكرار والتكيف بسرعة. في غضون دقائق في تكرار واحد.
إنشاء الأجزاء تلقائيًا
طورت Hypertonic برنامج تصميم على مستوى voxel للتصنيع الإضافي الذي يزيل قيود تصميم ملفات STL. تقوم Hypertonic بتوليد الأجزاء تلقائيًا من خلال الخوارزميات لإنشاء هياكل إلكترونية وظيفية معقدة.
المبدأ الكامن وراء التصميم هو التصميم من خلال خوارزميات رياضية ، بدون أي نموذج CAD. يتم إنشاء نموذج محرك صاروخ الطباعة ثلاثية الأبعاد من خلال عملية التطور الرقمي. ستولد الخوارزمية في عملية التطور مئات النماذج المتغيرة ، وسيقوم البرنامج بإجراء التحقق من المحاكاة الفيزيائية على هذه النماذج لفحص النماذج الأكثر ملاءمة. تصميم محرك الصاروخ الناتج عن الطباعة ثلاثية الأبعاد له مظهر مختلف تمامًا عن التصميم البشري.
تصميم المحركين بارتفاع 80 سم وارتفاع 40 سم ليس هو نفسه ، وليس الحجم فقط. غالبًا ما تكون أجزاء التصنيع الإضافي معقدة للغاية ويصعب تنفيذها باستخدام برامج CAD التقليدية. يعالج Hypertonic هذه الصعوبة مع النماذج ثلاثية الأبعاد على مستوى voxel التي يمكن عرضها في CAD. نموذج عمل Hyperganic مبتكر أيضًا ، فهم لا يبيعون البرامج ، لكن يزودون العملاء بمعلمات الطباعة للنجاح ، مما قد يعني أن Hyperganic تنشئ نموذجًا لتقاسم الإيرادات للعملاء.
يتميز محرك Aerospike بفوهة على شكل جرس تضغط الغاز المتوسع. الشكل الأساسي عبارة عن جرس قلب مقلوبًا للخارج. تصميم مشعب العادم Aerospike هو في الأساس عكس الصاروخ التقليدي على شكل جرس. يتم تقليل دفع الصاروخ التقليدي على شكل جرس والذي يشيع استخدامه على مكوك الفضاء بشكل تدريجي. يمكن لمفهوم تصميم هيكل Aerospike الحفاظ على قوة دفع الصاروخ بعد مغادرته الأرض.
يصعب بناء هياكل Aerospike من خلال تقنيات التصنيع التقليدية ، بما في ذلك سلسلة من الصعوبات الهندسية المرتبطة بها: التبريد والوزن وتكاليف التصنيع. من خلال تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد ، يمكن إنشاء أشكال هندسية معقدة ، بما في ذلك الأجزاء المعرضة للتداخل من خلال المعالجة الآلية ، والتي يمكن حلها بشكل فعال عن طريق تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. بفضل تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد الحالية والمواد الجديدة مثل سبائك النحاس ، يمكن بناء محرك Aerospike وظيفي وقابل للتطبيق اقتصاديًا بتكلفة قليلة ووقت قليل.