Vaso de pressão de titânio para exploração espacial construído com sucesso usando o processo de fabricação aditiva de arame + arco

Uma equipe composta pela Thales Alenia Space, Cranfield University e Glenalmond Group produziu com sucesso um primeiro protótipo em escala real de um vaso de pressão de titânio para ser usado em futuras missões tripuladas para exploração espacial.

A peça tem aproximadamente 1m de altura e 8,5kg de massa. Feito de liga de titânio (Ti-6Al-4V), ele foi depositado usando o processo Wire + Arc Additive Manufacturing (WAAM), no qual a Cranfield University foi pioneira na última década.

Graças à possibilidade de ir direto do desenho digital à estrutura final, a WAAM integrou duas peças individuais em uma única peça; eliminando a necessidade de peças forjadas de longo prazo; e reduziu substancialmente a quantidade de material residual removido pela usinagem.

Se fabricado de forma tradicional, o componente exigiria cerca de 30 vezes mais matéria-prima do que sua massa final. Ao usar o processo WAAM, mais de 200 kg de Ti-6Al-4V foram economizados para cada item. Há espaço para melhorar isso ainda mais, e a Cranfield está trabalhando em métodos inovadores para depositar mais próximo da espessura final.

A forma WAAM foi fabricada em Cranfield e depois enviada para o Glenalmond Group, onde foi aliviada a tensão, escaneada a laser, usinada e inspecionada usando um método ultrassônico. A inspeção final foi realizada pela Agiometrix usando uma tomografia computadorizada (CT-scan) para análise interna da qualidade e um scanner óptico, com a Thales Alenia Space garantindo que a peça atendesse aos requisitos e especificações mecânicas.

Após as verificações, a equipe do projeto está convencida de que a embarcação atende aos requisitos técnicos e de qualidade de condução. A equipa procede agora à construção de um segundo protótipo, com o objetivo de realizar uma afinação de todo o ciclo de fabrico, demonstrar a repetibilidade e fiabilidade do processo e impulsionar a implementação da nova abordagem para o voo hardware.

Eng. Massimo Chiampi, Gerente de Estudos para Projetos de Manufatura Aditiva na Thales Alenia Space, disse: "Estávamos procurando uma solução de fabricação inovadora para os tanques, que normalmente sofrem de longo prazo de entrega com a rota de produção convencional baseada em usinagem subtrativa. Graças a este projeto , demonstramos que a adoção da tecnologia WAAM aumenta a competitividade do nosso produto. Um item quase líquido é fabricado em poucos dias - em comparação com vários meses necessários para a aquisição dos produtos forjados padrão - e também a quantidade de usinagem a operação é consistentemente reduzida. Conseguimos uma redução de 65% no tempo de entrega total sem abrir mão dos desempenhos solicitados e isso traz um benefício também em termos de flexibilidade de design, tornando possível atender às necessidades do cliente em um estágio avançado do projeto. "

O Dr. Jialuo Ding, pesquisador principal da Cranfield University e cientista-chefe da WAAM3D, disse: "Desenvolvemos a tecnologia WAAM há mais de 10 anos e é muito gratificante vê-la atingir esse nível de maturidade comercial. Estamos muito entusiasmados com lançando a tecnologia por meio de nossa nova empresa spinout, WAAM3D. Também estamos extremamente satisfeitos com o trabalho realizado pela Glenalmond Technologies, que lidou com uma peça com estoque de usinagem limitado, perfeitamente e em sua primeira tentativa."

O Dr. Filomeno Martina, professor sênior da Cranfield University e CEO da WAAM3D, disse: "Esta peça foi construída usando software e hardware que foram desenvolvidos na última década; eles estão finalmente prontos para comercialização por meio de uma nova empresa spin-out da Cranfield, WAAM3D. Esta parte nos deu a oportunidade de testar as soluções inovadoras do WAAM3D em um caso de usuário de alto perfil, com uma escala de tempo muito agressiva. Estamos muito orgulhosos do nível de automação alcançado na Cranfield University. O WAAM3D disponibilizará todas essas ferramentas para comunidade industrial nos próximos meses e estamos ansiosos para ver o impacto que isso terá na fabricação industrial de aditivos em larga escala."