3D打印助火箭技术展无限潜力

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“Stratasys公司建造了一个快速原型机,模拟了一个发动机,一个我们可以在路上使用的惰性发动机,它的硬外壳和橡胶状的推进剂非常接近于正确的刚度模型,”Christensen说。

使用该模型,诺斯罗普公司可以演示传感器如何检测老化、位移载荷和其他影响,以及如何将其数据与数字双现实和增强现实相结合,实时显示运动健康状况。

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注:图片来源于网络

stratasys公司利用先进的3D打印技术帮助行业领导者诺斯罗普·格鲁曼公司监测核心火箭引擎的健康状况和性能。

为实现固体火箭发动机的个性化与连续性,诺斯罗普·格鲁曼公司专门开发了一项技术,这项技术不但保证了固体火箭发动机的健康运行,降低了成本,而且还延长了弹药的使用寿命。

在展现这项技术可行性以及高效性的过程中,诺斯罗普·格鲁曼公司选择与3D打印行业佼佼者stratasys公司合作,利用快速原型技术向潜在客户展示这项技术。

 

监测发动机和弹药的健康状况

集成弹药健康管理(IMHM)技术,主要是将火箭或武器上的传感器与物联网(IoT)连接、数字双模建模和增强现实数据表示相结合,使实时监测成为可能,而不是传统的定期批量采样。

“今天我们把一些已经停止使用的马达拿出来测试,然后统计结果,把结果和其他的舰队联系起来。如果他们的表现不可靠,我们可能会让他们全部退役。”诺斯罗普·格鲁曼公司创新系统(NGIS)工程和科学方法高级经理Nathan Christensen说。

但随后的破坏性测试却表明,许多已退役的发动机仍然性能良好。他表示:“拥有一个能够实时监测健康状况的系统,将真正改变我们管理车队的方式,并在军需品的生命周期中节省大量资金。”

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实时监控改变了生命周期管理

使用当前的抽样测试,舰队寿命的不确定性可以跨越几十年。在10月份提交给北约的一个例子中,诺斯罗普说,如果测试失败超过一个阈值,一支海军舰队可能在仅仅13年后就不得不退役。但是通过跟踪单个电机,那些有“严重历史”的电机可以在22年的时候退役,而那些“非历史”的电机可以使用41年。

报告称:军需品健康监测可对待定的个人资产进行近乎实时的使用寿命评估,并在必要时对其进行剔除,以维持舰队的可靠性。

第一步是尽可能连续监测弹药所看到的环境,然后将数据与预测发动机健康状况的复杂机械模型进行比较。第二步是把一些导弹从原力中拿出来,把它们切碎,然后进行测试,以确保化学成分接近或完全符合我们的模型。如果不是,我们就会改进模型。

——美国国家地理信息系统(NGIS)

高级预测项目经理

斯科特·海德(Scott Hyde)

快速原型设计展示无限潜力

为了让潜在客户了解IMHM的好处,诺斯罗普公司与stratasys公司合作,建立了一个火箭发动机显示模型的快速原型,它可以用来向世界各地的客户演示实时的弹药健康监测。

Stratasys公司使用了两种不同的聚合物3D打印技术来实现三种不同的材料特性,这对正确地重新安装火箭发动机及其刚性外壳、橡胶状推进剂和它们之间的绝缘层至关重要。

1

熔融沉积成型

使用ABS热塑性塑料曾被用于生产刚性火箭发动机外壳

2

高分辨率喷墨印花

是喷墨技术的一种变体,采用喷射式光聚合材料,生产出具有不同硬度的防喷层和绝缘层。

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“Stratasys公司建造了一个快速原型机,模拟了一个发动机,一个我们可以在路上使用的惰性发动机,它的硬外壳和橡胶状的推进剂非常接近于正确的刚度模型,”Christensen说。

使用该模型,诺斯罗普公司可以演示传感器如何检测老化、位移载荷和其他影响,以及如何将其数据与数字双现实和增强现实相结合,实时显示运动健康状况。

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