Verkleidung und Freiformabscheidung für Kühlmittelkanalabschluss

Kostengünstige, große Flüssigkeitsraketentriebwerke mit regenerativ gekühlten Düsen werden einen zuverlässigen und kostengünstigen Zugang zum Weltraum ermöglichen. Unter hohem Druck stehendes Kühlmittel zirkuliert durch eine Reihe von Kanälen innerhalb der Düse, um die Düsenwände richtig zu kühlen, um hohen Temperaturen standzuhalten und einen Ausfall zu verhindern. Es war eine Herausforderung, die komplizierten Düsenkanäle kostengünstig herzustellen und zu verschließen.

NASA Marshall hat eine robuste und vereinfachte additive Fertigungstechnologie entwickelt, um den Außenmantel der Düsenauskleidung zu bauen, um die Kanäle darin zu schließen und das Hochdruckkühlmittel aufzunehmen. Die Laser Wire Direct Closeout (LWDC)-Funktion reduziert die Zeit zur Herstellung der Düse und ermöglicht eine Echtzeit-Inspektion während des Baus.

Die LWDC-Technologie ermöglicht eine verbesserte Kanalwanddüse mit einer äußeren Auskleidung, die mit der inneren Auskleidung verschmolzen ist, um das Kühlmittel aufzunehmen. Es baut auf großflächigen Plattierungstechniken auf, die seit vielen Jahren in der Öl- und Gasindustrie und in der Reparaturindustrie für Luft- und Raumfahrtkomponenten eingesetzt werden. LWDC nutzt die Freiform-Laserabscheidung von Drähten, um Merkmale an Ort und Stelle zu erzeugen und die Kühlmittelkanäle abzudichten. Es ermöglicht bimetallische Komponenten wie eine innere Kupferauskleidung mit einem Superlegierungsmantel.

LWDC beginnt, wenn eine hergestellte Auskleidung aus einem Material mit einem Zwischenmaterial verkleidet wird, das die Basisstruktur für das Kanalschlitzen bildet. Ein roboter- und drahtbasiertes Schmelzadditiv-Schweißsystem erzeugt eine Freiformschale auf der Außenseite des Liners. Von der Basis ausgehend wickelt der rotierende Schweißkopf eine Drahtraupe auf und schließt die Kühlmittelkanäle, während der Laser die geschlitzte Auskleidung in Umfangsrichtung umfährt. Dadurch entsteht eine Verbindung an der Schnittstelle der beiden Materialien, die zuverlässig und wiederholbar ist. Der LWDC-Draht- und Laserprozess wird für jede Schicht fortgesetzt, bis die geschlitzte Auskleidung vollständig geschlossen ist, ohne dass ein Füllmaterial in den Kühlmittelkanälen benötigt wird.

Eine Variante ermöglicht ein Bimetallteil (z. B. Kupfer/Superlegierung), um das Material dort zu optimieren, wo es benötigt wird. Der Herstellungsprozess wurde an einer Reihe verschiedener Legierungen demonstriert. In Hot-Fire-Tests wurden die Teile über 1.000 Sekunden lang extremen Brennkammertemperaturen und Druckbedingungen ausgesetzt. Die mikroskopische Untersuchung des heißgebrannten Testartikels bestätigte, dass die Kühlmittelkanal-Abschlussverbindungen zuverlässig sind und dass die Kühlmittelkanäle nur sehr wenig verformt werden.

Die NASA sucht aktiv nach Lizenznehmern zur Kommerzialisierung dieser Technologie. Bitte wenden Sie sich an den Licensing Concierge der NASA unter Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! JavaScript muss aktiviert werden, damit sie angezeigt werden kann. oder rufen Sie uns unter 202-358-7432 an, um Lizenzierungsgespräche zu initiieren. Folgen Sie diesem Link hier für mehr Informationen.