O que são 3D

Um foguete impresso em 3D é uma espaçonave que apresenta componentes fabricados aditivamente usando tecnologia de impressão 3D. Em comparação com a maioria dos foguetes tradicionais, a variedade impressa em 3D é mais eficiente em termos de combustível, mais leve e construída em uma fração do tempo.

Os motores e fuselagens dos foguetes impressos em 3D podem ser construídos inteiros – sem juntas, costuras ou soldas. Seu processo de fabricação aditiva também agiliza os pipelines de produção, exigindo pouca ou nenhuma ferramenta e menos peças, ao mesmo tempo que permite que startups aeroespaciais participem de prototipagem rápida.

Um foguete impresso em 3D é uma espaçonave funcional composta em grande parte por peças fabricadas aditivamente.

Neste momento, os foguetes impressos em 3D são desenvolvidos principalmente como veículos de lançamento de satélites, que transportam satélites e os colocam em órbitas terrestres baixas específicas. Com mais desenvolvimento, eles poderão eventualmente ser usados ​​para viagens espaciais com passageiros e missões com destino a Marte.

“Quase tudo pode ser impresso em 3D hoje, e mais impressões serão viáveis ​​​​no futuro”, disse Ryan Kraft, diretor sênior de desempenho integrado da empresa privada de foguetes Relativity Space, à Built In. “O desafio é determinar o que imprimir e como integrar melhor os componentes impressos no sistema geral do veículo lançador.”

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A corrida espacial é igualmente competitiva quando impressa em 3D, com cada startup inventando sua própria abordagem inovadora à medida que avança. Dito isso, existem sete tipos totais de fabricação aditiva, dos quais dois assumem a liderança: fusão em leito de pó (especificamente sinterização seletiva a laser) e deposição de energia direcionada.

Mais comumente, os foguetes impressos em 3D e seus componentes são feitos usando um método de fusão em leito de pólvora conhecido como sinterização seletiva a laser, disse Tony Hoffman, analista sênior que testa e analisa impressoras 3D na PCMag. Durante esse processo, explicou, os lasers são usados ​​para derreter e fundir um pó metálico que é distribuído, camada por camada, para criar o objeto pretendido.

Usando software de design auxiliado por computador (CAD), o projeto é carregado e depois dividido em seções transversais finas. Esses dados são então transferidos para o equipamento de fabricação – uma máquina grande e quadrada com janela integrada e rolo de nivelamento. A cada etapa, o rolo passa de um lado para o outro, como um feixe em um scanner de escritório, espalhando uma fina camada de material em pó na bandeja de construção. Um laser então desenha o projeto de acordo com as instruções programadas usando calor aplicado que liga o material. A bandeja de construção desce um nível e a próxima camada é construída sobre a camada anterior, agora solidificada (daí o “adicionar” em “fabricação aditiva”). Este processo se repete até que o projeto seja concluído.

Mas como você pode imaginar, uma caixa não serve para todos quando se trata de construir embarcações do tamanho de foguetes. Outra técnica, usada pela NASA e pela Relativity, é conhecida como deposição direcionada de energia.

“Essas impressoras precisam ser muito grandes porque os componentes que tentam produzir são muito grandes”, disse Kurt Anderson, professor de engenharia mecânica, aeroespacial e nuclear no Rensselaer Polytechnic Institute.

Neste método, um braço robótico multieixo direciona uma fonte de energia – como um arco de plasma, laser ou feixe de elétrons – seguindo um modelo CAD. À medida que o bico extrusa um filamento – provavelmente uma liga metálica leve, incluindo alumínio ou titânio – ele derrete o material e o deposita em uma bandeja giratória de construção.

“Dada a forma cilíndrica de paredes finas de muitos componentes de foguetes necessários”, disse Anderson, “impressoras 3D orientadas para a construção de foguetes tenderiam a ter manipuladores robóticos espaciais trabalhando em conjunto com uma plataforma giratória central muito grande”.

Dessa forma, as representações digitais podem ser transformadas em componentes físicos e funcionais da escala, tendo como limitações o tamanho de sua base e a câmara onde a peça está sendo construída.

Tanques de oxidante, tanques de propelente, sinos de bicos de motor, corpos externos de foguetes e algumas das tubulações são todos componentes de um foguete que podem ser impressos em 3D, disse Anderson. Câmaras de combustão, injetores, bombas e válvulas também fazem parte da lista.