Finora, la produzione additiva, comunemente nota come stampa 3D, di componenti per motori era limitata dalla mancanza di leghe metalliche a prezzi accessibili in grado di resistere alle temperature estreme dei voli spaziali. Le costose leghe metalliche erano l’unica opzione per la stampa 3D di componenti per motori, fino a quando il Glenn Research Center della NASA a Cleveland, Ohio, non ha sviluppato la lega GRX-810. I metalli principali della lega GRX-810 includono nichel, cobalto e cromo. Un rivestimento di ossido ceramico sulle particelle metalliche in polvere ne aumenta la resistenza al calore e ne migliora le prestazioni. Note come leghe rinforzate con dispersione di ossido (ODS), queste polveri erano difficili da produrre a costi ragionevoli all’inizio del progetto. Tuttavia, la tecnica avanzata di rivestimento a dispersione sviluppata da Glenn impiega la miscelazione acustica risonante. Una rapida vibrazione viene applicata a un contenitore riempito con polvere metallica e particelle di nanoossido. La vibrazione ricopre uniformemente ogni particella metallica con l’ossido, rendendole inseparabili. Anche se un componente prodotto viene ridotto in polvere e riutilizzato, il componente successivo manterrà le qualità dell’ODS. Link video:
I vantaggi rispetto alle leghe comuni sono significativi: il GRX-10 può resistere fino a un anno a 2.000 °F (1.000 °C) sotto carichi di stress che creerebbero qualsiasi altra lega economica in poche ore. Inoltre, la stampa 3D di componenti con il GRX-810 consente di realizzare forme più complesse rispetto ai componenti metallici realizzati con metodi tradizionali. Elementum 3D, un’azienda con sede a Erie, Colorado, produce GRX-810 per i clienti in quantità che vanno da piccoli lotti a oltre una tonnellata. L’azienda detiene una licenza coesclusiva per la lega e il processo di produzione brevettati dalla NASA e continua a collaborare con l’agenzia nell’ambito di un accordo sullo Space Act per migliorare il materiale.
«Un materiale sottoposto a stress o a carichi pesanti ad alta temperatura può iniziare a deformarsi e allungarsi quasi come una caramella», ha affermato Jeremy Iten, direttore tecnico di Elementum 3D. «I test iniziali effettuati sulla produzione su larga scala della nostra lega GRX-810 hanno mostrato una durata doppia rispetto al materiale inizialmente prodotto in piccoli lotti, e questi risultati erano già fantastici».
Il settore aerospaziale commerciale e altri settori, tra cui l’aviazione, stanno testando il GRX-810 per ulteriori applicazioni. Ad esempio, un cliente di Elementum 3D, Vectoflow, sta testando un sensore di flusso GRX-810. I sensori di flusso monitorano la velocità dei gas che fluiscono attraverso una turbina, aiutando gli ingegneri a ottimizzare le prestazioni del motore. Tuttavia, questi sensori possono esaurirsi in pochi minuti a causa delle temperature estreme. L’utilizzo dei sensori di flusso GRX-810 potrebbe migliorare l’efficienza del carburante degli aerei, ridurre le emissioni e la necessità di sostituzioni hardware.
Lavorando a stretto contatto con l’industria, la NASA sta promuovendo sviluppi tecnologici reciprocamente vantaggiosi per l’agenzia e per l’economia spaziale americana. Per saperne di più: https://spinoff.nasa.gov/.
