Bekleding en vrije-vormafzetting voor het afsluiten van koelvloeistofkanalen

Goedkope, grootschalige vloeibare raketmotoren met regeneratief gekoelde straalpijpen zullen betrouwbare en goedkope toegang tot de ruimte mogelijk maken. Koelvloeistof onder hoge druk circuleert door een reeks kanalen in het mondstuk om de mondstukwanden goed te koelen om hoge temperaturen te weerstaan ​​en storingen te voorkomen. Het was een uitdaging om de ingewikkelde mondstukkanalen betaalbaar te produceren en te sluiten.

NASA Marshall heeft een robuuste en vereenvoudigde technologie voor additieve fabricage ontwikkeld om de buitenste mantel van de mondstukvoering te bouwen om de kanalen binnenin af te sluiten en het hogedrukkoelmiddel vast te houden. De Laser Wire Direct Closeout (LWDC)-mogelijkheid vermindert de tijd om het mondstuk te fabriceren en zorgt voor realtime inspectie tijdens de bouw.

LWDC-technologie maakt een verbeterd kanaalwandmondstuk mogelijk met een buitenste voering die aan de binnenvoering is versmolten om het koelmiddel vast te houden. Het bouwt voort op grootschalige bekledingstechnieken die al vele jaren worden gebruikt in de olie- en gasindustrie en in de reparatie-industrie voor lucht- en ruimtevaartcomponenten. LWDC maakt gebruik van laserdepositie in vrije vorm van draad om functies op hun plaats te creëren en de koelmiddelkanalen af ​​te dichten. Het maakt bimetaalcomponenten mogelijk, zoals een interne koperen voering met een superlegeringsmantel.

LWDC begint wanneer een gefabriceerde voering gemaakt van één materiaal wordt bekleed met een tussenmateriaal dat de basisstructuur vormt voor het inlassen van kanalen. Een gerobotiseerd en draadgebaseerd lassysteem met gefuseerde additieven creëert een vrije vorm aan de buitenkant van de voering. De roterende laskop, die zich vanaf de basis opbouwt, spoelt een draadstreng op, waardoor de koelmiddelkanalen worden afgesloten terwijl de laser in omtreksrichting rond de van sleuven voorziene voering beweegt. Dit creëert een verbinding op het grensvlak van de twee materialen die betrouwbaar en herhaalbaar is. Het LWDC-draad- en laserproces wordt voor elke laag voortgezet totdat de voering met sleuven volledig is gesloten zonder dat er vulmiddel in de koelmiddelkanalen nodig is.

Eén variant maakt het mogelijk dat een bimetaalonderdeel (bijvoorbeeld koper/superlegering) het materiaal helpt optimaliseren waar het nodig is. Het fabricageproces is gedemonstreerd op een reeks verschillende legeringen. Bij het testen met heet vuur werden de onderdelen gedurende meer dan 1000 seconden blootgesteld aan extreme temperaturen en druk in de verbrandingskamer. Micrograafonderzoek van het heet gebakken testartikel verifieerde dat de closeout-bindingen van het koelmiddelkanaal betrouwbaar zijn en dat er zeer weinig vervorming van de koelmiddelkanalen is.

NASA is actief op zoek naar licentiehouders om deze technologie te commercialiseren. Neem contact op met NASA's Licensing Concierge via Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. U heeft Javascript nodig om het te kunnen zien. of bel ons op 202-358-7432 om licentiebesprekingen te starten. Volg deze link hier voor meer informatie.