Revestimiento avanzado y deposición aditiva para sellado rentable de canales de refrigerante en toberas de cohetes

Motores de cohetes líquidos de bajo costo y gran escala con toberas refrigeradas regenerativamente permitirán un acceso fiable y de coste reducido al espacio. El refrigerante contenido a alta presión circula a través de un banco de canales dentro de la tobera para enfriar adecuadamente las paredes de la tobera para soportar altas temperaturas y prevenir fallos. Ha sido un desafío fabricar y cerrar de forma asequible los intrincados canales de la tobera.

NASA Marshall desarrolló una tecnología robusta y simplificada de fabricación aditiva para construir la chaqueta exterior del revestimiento de la tobera para cerrar los canales internos y contener el refrigerante a alta presión. La capacidad de Cierre Directo por Hilo Láser (LWDC) reduce el tiempo para fabricar la tobera y permite inspección en tiempo real durante la construcción.

La tecnología LWDC permite una tobera de pared de canal mejorada con un revestimiento exterior fusionado al revestimiento interno para contener el refrigerante. Se basa en técnicas de revestimiento a gran escala que se han usado durante muchos años en la industria del petróleo y gas y en la industria de reparación de componentes aeroespaciales. LWDC aprovecha la deposición por hilo láser de forma libre para crear características in situ y sellar los canales de refrigerante. Permite componentes bimetálicos como un revestimiento interno de cobre con una chaqueta de superaleación.

LWDC comienza cuando un revestimiento fabricado de un material se reviste con un material intermedio que establece la estructura base para el ranurado de canales. Un sistema de soldadura aditiva robótico y basado en hilo crea una carcasa de forma libre en el exterior del revestimiento. Construyendo desde la base, el cabezal de soldadura rotativo enrolla una perla de hilo, cerrando los canales de refrigerante mientras el láser recorre circunferencialmente alrededor del revestimiento ranurado. Esto crea una unión en la interfaz de los dos materiales que es fiable y repetible. El proceso de hilo y láser LWDC continúa para cada capa hasta que el revestimiento ranurado está completamente cerrado sin necesidad de ningún relleno interno en los canales de refrigerante.

Una variación permite una pieza bimetálica (cobre/superaleación, p.ej.) para optimizar el material donde se necesita. El proceso de fabricación se ha demostrado en una serie de aleaciones diferentes. En pruebas de fuego en caliente, las piezas fueron expuestas a temperaturas y condiciones de presión extremas de la cámara de combustión por más de 1.000 segundos. El examen micrográfico del artículo de prueba de fuego en caliente verificó que los enlaces de cierre de canales de refrigerante son fiables y que hay muy poca deformación en los canales de refrigerante.

NASA busca activamente licenciatarios para comercializar esta tecnología. Por favor, contacte al Concierge de Licencias de NASA en Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verla. o llame al 202-358-7432 para iniciar conversaciones de licenciamiento. Siga este enlace aquí  para más información.