[ITA] ROAD TO MARS: I PROCESSI DI PRODUZIONE ADDITIVA (3D) APPLICATI ALL'INGEGNERIA MISSILISTICA/AEROSPAZIALE

Il vettore SLS acronimo di Space Launch System è un lanciatore sperimentale, ovvero un sistema di lancio, progettato dalla NASA, derivato da quello utilizzato nelle passate missioni per inviare nello spazio lo Space shuttle. Questo sistema di lancio, unitamente al modulo Orion MPCV (Multi-Purpose Crew Vehicle) sarà lanciato per la prima volta nel 2019 dal Kennedy Space Center nell’ambito della prima missione di collaudo del vettore, denominata Missione Exploration Mission-1, la prima di una serie di test che si concluderanno nel 2033 quando l’uomo finalmente potrà partire alla volta di Marte.

La NASA per abbattere i non indifferenti costi di produzione dei vettori spaziali, ha stabilito una partnership industriale con Aerojet Rocketdyne, società californiana che produce motori a razzo e sistemi di propulsione missilistici con sede a Sacramento, con lo scopo di trovare una valida soluzione per ottimizzare i budget nell’ambito della costruzione dei sistemi di lancio.

Questa collaborazione ha condotto gli ingegneri a compiere il tredici dicembre di quest’anno il primo di una serie di quattro test, finalizzati alla valutazione del funzionamento di un dispositivo chiamato “accumulatore pogo” il primo ad essere fabbricato utilizzando il processo di produzione additiva ovvero ad essere stampato in 3D. Questo accumulatore sarà il primo componente hardware della serie che certificherà la prossima generazione di motori RS-25.

Questi test difatti sono stati eseguiti utilizzando un motore a razzo di tipo RS-25, per intenderci quello primario dell’ormai “pensionato” Space Shuttle, in modo che possano essere sfruttate le risorse, le capacità e l'esperienza del programma Space Shuttle. Difatti il tradizionale motore RS-25 è stato aggiornato introducendo un primo elemento a livello sperimentale stampato in 3D denominato per l’appunto “accumulatore pogo”.

Il bizzarro nome attribuito a questo componente deriva dall’omonimo effetto che si verifica quando un bastone da pogo rimbalza sulla superfice. Infatti, durante il volo, un razzo può essere soggetto a potenti sollecitazioni bi-laterali l’ungo l’asse del vettore, ovvero verso l’alto e verso il basso, generati principalmente dalla spinta dei motori e delle relative linee di alimentazione

Questo elemento “stampato” e introdotto in occasione del test del tredici dicembre, di dimensioni simili a quello di una palla da spiaggia, regola il movimento dell'ossigeno liquido nel motore, fungendo da ammortizzatore, prevenendo così il verificarsi di vibrazioni che possono destabilizzare il vettore.

L’innovativo metodo di costruzione in 3D di questo dispositivo ha permesso di eliminare in fase di produzione oltre cento saldature, abbattendo di conseguenza i costi del trentacinque percento, ed il tempo di produzione di oltre l'ottanta percento, oltre ad un palese miglioramento funzionale, senza che ciò comprometta gli elevati standard di prestazione, sicurezza e affidabilità .

L’esito favorevole del test del tredici dicembre è stato interpretato come una svolta storica nella produzione dei vettori, poiché i futuri processi di produzione saranno indirizzati verso la produzione di motori SLS innovativi non solo dal punto di vista tecnologico, ma anche economico.

Inoltre la scelta di utilizzare motori di tipo RS-25 è riconducibile al vasto parco motore della NASA che consta di ben sedici motori che saranno aggiornati gradualmente con l’introduzione di un maggior numero crescente di elementi stampati in 3D. Grazie ai moderni processi di fabbricazione, inclusa la produzione additiva che, ricordiamo essere un processo di unione di più materiali al fine di produrre oggetti da modelli 3D computerizzati, le future generazione di questo propulsore vanteranno meno parti da assemblare e quindi meno saldature, di conseguenza meno ispezioni e ri-lavorazioni rendendo così la componentistica più affidabile e il processo molto più snello, efficiente ed economico.

Alla luce dei primi recenti successi, gli addetti ai lavori hanno previsto di incorporare gradualmente decine di componenti realizzati con tecniche di produzione additiva nei nuovi motori RS-25. Lo sviluppo quindi di processi innovativi, abbinati ai cambiamenti di progettazione, eliminerà oltre settecento saldature e oltre settecento parti da assemblare, riducendo conseguentemente i costi di costruzione.