Panoramica
Nell’ambito di una collaborazione a lungo termine nel campo della ricerca e sviluppo, MX3D ha collaborato con Thales Alenia Space per sviluppare un componente strutturale di grandi dimensioni in alluminio. Progettato per moduli spaziali di nuova generazione, con o senza equipaggio, tra cui camere pressurizzate avanzate, questo componente dimostra come la produzione additiva robotizzata ad arco elettrico (WAAM) acceleri la produzione di hardware spaziale. Spingendosi oltre i confini della continua attività di ricerca e sviluppo di MX3D, questa collaborazione è riuscita a integrare con successo la produzione multi-robot, componenti di dimensioni imponenti e materiali ad alte prestazioni. Sostituendo i tradizionali anelli forgiati e gli assemblaggi in più fasi con un’unica struttura stampata in 3D in modo continuo, il progetto ha ottenuto una riduzione senza precedenti dei tempi di produzione, degli scarti di materiale e della complessità complessiva della catena di approvvigionamento.
Superare i colli di bottiglia nella forgiatura con la tecnologia WAAM
La produzione tradizionale delle strutture spaziali primarie si basa su enormi pezzi forgiati grezzi, caratterizzati da tempi di approvvigionamento notoriamente lunghi e da uno spreco di materiale. La fabbricazione convenzionale richiede inoltre la lavorazione separata dei sottocomponenti e la loro successiva unione, aggiungendo così molteplici fasi di produzione. Per aggirare questi colli di bottiglia, i team di ingegneri hanno progettato diverse sezioni del prodotto finale come un unico modello integrato, ottimizzato per la tecnologia WAAM su larga scala. La preforma è stata depositata con successo utilizzando una lega di alluminio-scandio ad alte prestazioni, eliminando le fasi di assemblaggio intermedie e aumentando il fattore di forma quasi definitiva prima della post-lavorazione esterna con macchine a controllo numerico (CNC). A sottolineare l’impatto di questa collaborazione sul settore, il progetto completato è stato presentato alla conferenza WAMS 26, organizzata dall’ESA e dalla NASA.
Risultati chiave del progetto
- Riduzione dei tempi di produzione: Realizzazione della struttura in scala reale in una frazione dei tempi di produzione tradizionali.
- Riduzione del peso: La massa della materia prima iniziale è stata notevolmente ridotta rispetto alle grezze forgiate tradizionali.
- Miglioramento del processo "Buy-To-Fly": Riduzione significativa degli scarti di materiale derivanti dalla lavorazione secondaria.
- Accorpamento delle parti: Raggruppamento di sezioni separate in un'unica stampa.
“In Thales Alenia Space stiamo sfruttando la tecnologia WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) per ripensare il modo in cui realizziamo componenti su larga scala per gli habitat spaziali. Questo importante traguardo è stato reso possibile dalla nostra collaborazione con MX3D.”
— Nicola Aversano, ingegnere dei materiali presso Thales Alenia Space
Immagine: per gentile concessione di Thales Alenia Space. Operazioni di post-elaborazione eseguite da un partner della catena di fornitura di Thales Alenia Space
Specifiche del progetto
- Settore: Aerospaziale / Strutture spaziali
- Materiale / Lega: Alluminio ad alta resistenza 5183 + Sc (alluminio-scandio)
- Dimensioni: 3,0 metri di diametro x 1,5 metri di altezza
- Tempo di stampa: 12 settimane di produzione ininterrotta
- Strategia di produzione: WAAM robotizzata + fresatura di precisione CNC esterna
- Parametro chiave: >50% di riduzione di peso rispetto ai pezzi forgiati grezzi, ~60% di miglioramento del rapporto "Buy-To-Fly"
Immagine: per gentile concessione di Thales Alenia Space. Operazioni di post-elaborazione eseguite da un partner della catena di fornitura di Thales Alenia Space
