Geavanceerde Bekleding en Additieve Depositie voor Kosteneffectieve Koelkanaal Afdichting in Raketmondstukken

Laagkost, grootschalige vloeistof raketmotoren met regeneratief gekoelde mondstukken zullen betrouwbare en kostenreductie toegang tot de ruimte mogelijk maken. Koelvloeistof onder hoge druk circuleert door een bank van kanalen binnen het mondstuk om de wanden van het mondstuk goed te koelen om hoge temperaturen te weerstaan en falen te voorkomen. Het is een uitdaging geweest om de ingewikkelde mondstukkanalen betaalbaar te fabriceren en af te sluiten.

NASA Marshall heeft een robuuste en vereenvoudigde additive manufacturing technologie ontwikkeld om de buitenmantel van de mondstukliner te bouwen om de kanalen binnenin af te sluiten en de koelvloeistof onder hoge druk te bevatten. De Laser Wire Direct Closeout (LWDC) mogelijkheid vermindert de tijd om het mondstuk te fabriceren en stelt realtime inspectie tijdens de bouw toe.

LWDC technologie maakt een verbeterde kanaalwand mondstuk mogelijk met een buitenliner die gesmolten is aan de binnenliner om de koelvloeistof te bevatten. Het bouwt voort op grootschalige bekledingstechnieken die al jarenlang in de olie- en gasindustrie en in de reparatieindustrie voor luchtvaartcomponenten worden gebruikt. LWDC benut draadvrije vorm laser depositie om functies op de plaats te creëren en de koelkanalen af te dichten. Het maakt bimetallische componenten mogelijk zoals een interne koperen liner met een superalloy jas.

LWDC begint wanneer een gefabriceerde liner gemaakt van één materiaal bekleed wordt met een tussentijds materiaal dat de basisstructuur instelt voor kanaalsleuven. Een robotisch en draad-gebaseerd gefuseerd additief lassen systeem creëert een vrijvormschaal aan de buitenkant van de liner. Opbouwend vanaf de basis, spoelt het roterende letselhoofd een draadknopen, de koelkanalen afsluitend terwijl de laser circumferentieel om de gesleufde liner reist. Dit creëert een verbinding aan de interface van de twee materialen die betrouwbaar en herhaalbaar is. Het LWDC draad- en laserproces wordt voortgezet voor elke laag tot de gesleufde liner volledig is afgesloten zonder de behoefte aan enige vulmateriaal intern in de koelkanalen.

Eén variatie maakt een bimetallisch deel (koper/super-alliage, bijv.) mogelijk om materiaal te optimaliseren waar het nodig is. Het productieproces is gedemonstreerd op een reeks verschillende legeringen. In hete-brand tests werden de onderdelen blootgesteld aan extreme verbrandingskamer temperaturen en drukcondities voor 1.000+ seconden. Micrografische onderzoek van het hete-gebrande testartikel verifieerde dat de koelkanaal afsluitingsbindingen betrouwbaar zijn en dat er zeer weinig deformatie is aan de koelkanalen.

NASA zoekt actief licentiehouders om deze technologie te commercialiseren. Neem contact op met NASA's Licensing Concierge op licensing@nasa.gov of bel 202-358-7432 om licentiegesprekken te initiëren. Volg deze link hier voor meer informatie.