Evrenin Keşfi Tüm Yazılar

3D Yazıcı İle Roket Motoru Yakında!

Hazırlayan: Ece Özen

Bilim insanları, 3D yazıcı kullanarak karmaşık motor parçalarını inşa etmeye ve bunları birleştirerek oluşturacakları yüksek performanslı roketin kullanıma geçmesine; 20 bin pound (yaklaşık 1.400 atmosfer) basınç altında kriyojenik sıvı hidrojen ve oksijen ile ateşleme testlerinin uygulanmaya başlamasına bir adım daha yaklaştı.

Modüler üretim veya üç boyutlu yazıcı teknolojisi, uzay araçlarının dizaynlarını geliştirmek, daha düşük maliyetli uzay aracı üretimi ve keşif görevlerini sağlayabilmek için anahtar teknoloji konumunda. Bu teknoloji Dünya’dan ayrılmak için inşa edilen uzay araçlarıyla, uzay gemileriyle; diğer varış noktalarına gidip oralara iniş yapmamız için sağlayacağı olanaklarla tüm uzay teknolojisini etkisi altına alma potansiyeline sahip. Bu motorla ilgili gelecek planları içinde, motorun yakıtı olarak sıvı oksijen ve metanla motor testlerinin yapılması var. Mars inişi görevlerinin verilerine göre Kızıl Gezegen’de metan ve oksijen üretmek olası. Eğer bunu yapabilirsek Mars’ta kullanacağımız roket motorlarının bir sorununu daha çözebiliriz.

Projenin yöneticisi olan, Alabama Huntsville’de ki NASA Marshall Uzay Uçuş Merkezi’nden Elizabeth Robertson, projenin aşamalarıyla ilgili şunları söylüyor:

“Üç Boyutlu bir roketin, test aşamalarını başarıyla geçmiş olan yüzde 75’lik bir kısmını üretmiş durumdayız. Türbin pompalarının, enjektörlerin ve sübapların beraber yapılan testleri gösteriyor ki; iniş yapabilen, itki kuvvetine sahip üst seviyede çok işlevli bir roket motorunu üç boyutlu yazıcı teknolojisiyle elde edebiliriz.”

3D yazıcı

Üç boyutlu yazıcı ile üretilen roket motoru ve motorun üretiminde çalışan bilim insanları.

Geçen üç yıl boyunca Marshall takımı; az önce bahsettiğimiz türbin pompaları, enjektörler ve sübapları, üç boyutlu yazıcılar kullanarak üretmek ve onları bireysel olarak gerekli testlerden geçirmek için çalışıyorlardı. Parçaları hep beraber test etmek için birleştikleri zaman gerçek bir roket motoru gibi çalışıp çalışmadığı görülecek.

Test çalışmalarına öncülük eden Nick Case bu durumu şöyle açıklıyor:

“Mühendislik argosunda buna deneysel motor deniyor. Bizim için önemli olan bu ürettiğimiz motorun geleneksel bir motor gibi birlikte çalışması ve bir roket motorunun içinde bulunabileceği ekstrem sıcaklıklara ve basınçlara dayanıklı olabilmesi. Bir türbinli motorun dönüşü saniyede 90 bin devirden daha fazla olmalıdır ve sonuçta sizi 20 bin pound basınçlı basınç odasından çıkarabilecek bir alevlendirme gücü olmalıdır. Bu güçteki bir motor, roketi bir üst yörüngeye taşıyabilecek ya da Mars’a iniş yapmanızı sağlayacak gücü oluşturabilir.”

Parçalara en uzunu 10 saniye olan 7 farklı test uygulanıyor. Testler süresince, üç boyutlu yazıcı teknolojisi kullanılarak ortaya çıkarılmış motor, 6 bin derece Fahrenayt’tan (3.315 santigrat dereceye denk geliyor) daha yüksek sıcaklıklarda çalışan bir roket motorunun maruz kalabileceği en ekstrem çevre koşullarına maruz bırakılıyor.

Üç boyutlu yazıcı ile üretilen motorun test aşaması.

Üç boyutlu yazıcı ile üretilen motorun test aşaması.

Türbin pompaları likit hidrojen formundaki yakıtı 400 derece Fahrenayt’ın (-240 santigrat) altına kadar soğutabiliyor. Testler uzay aracının itki sisteminin ana dayanağı olan roket yakıtında kriyojenik (aşırı soğuk) sıvı hidrojen ve oksijen kullanılarak yapılıyordu. Hatta metan ve oksijenin Mars görevlerindeki en iyi yakıt seçimi olacağı kanıtlanırsa, bu kriyojenik likit hidrojen ve oksijen karışımlı roket yakıtı üç boyutlu yazıcı donanımının limitlerini de test edecek. Çünkü bu sefer ürünler daha ekstrem şartlara ve oldukça kırılgan olan kriyojenik sıcaklığa maruz kalacak. Metan testlerinde motora, soğutulmuş bir yanma odası, yağlama fıskiyesi ve bir türbinli pompa eklenmesi düşünülüyor.

“NASA’nın bu testleri, uzay teknolojileri için kaliteli uçuş parçaları yapmamızı sağlayan görece daha yeni bir teknoloji olan modüler üretim kullanmaya bağlı maliyeti ve riski azaltıyor. NASA’yla daha önce çalışmamış sağlayıcılar, roket motorları için yeteri kadar dirençli parçaları nasıl yapacaklarını öğreniyorlar. Bu projede öğrendiklerimizi Amerikan şirketleriyle ve çalışma ortaklarımızla da paylaşabiliriz” diye ekliyor Robertson.

Her bir parçanın yapımı için, bir tasarım 3D yazıcı’nın bilgisayarına giriliyor. Daha sonra yazıcı, metal tozunu her bir parçayı oluşturmak için katmanlar halinde diziyor ve bir lazer yardımıyla, -ki bu aşama seçici lazer eritimi olarak biliniyor- hepsini eriterek birbirine kenetliyor. Bu üretimin en karmaşık parçalarından biri olan türbin pompası, geleneksel kaynak ve montaj işlemleriyle yapılan bir türbin pompasından yüzde 45 daha az parçaya sahip. Elde edilen enjektör, geleneksel yollarla elde edilen enjektörden yaklaşık 200 adet daha az parçaya sahip ve yalnızca üç boyutlu yazıcı teknolojisiyle yapılabildiği için daha önce içermediği bir takım parçaları da var. Sübaplar gibi karmaşık parçaların yapımı geleneksel yöntemlerle bir yıl gibi bir süre alırken, üç boyutlu yazıcı teknolojisi bunu yalnızca bir kaç ayda yapabiliyor. Bu durum geleneksel yönteme göre parçaların daha çabuk tamamlanmasını ve test aşamasına daha çabuk gelmesini sağlıyor.

Marshall’ın itki sistemi tasarlayıcılarından David Eddleman bu konuyla ilgili şunları söylüyor:

“Bu yeni üretim teknolojisi, yeni tasarımların ve geleneksel yöntemlerin izin vermediği parça geometrilerinin önünü açıyor. Bir motordaki sübap tasarımlarının her parçası için performansları optimize eden daha verimli yapılar oluşturmamıza olanak sağladı.”

Tüm bu parçaların karakteristik özellikleri ve performans verileri NASA’nın Malzeme ve İşlem Teknik Bilgi Sistemi (MAPTIS)’nde mevcut. MAPTIS ile ilgili daha çok bilgi edinmek veya erişim sağlayabilmek için  maptis.nasa.gov/ adresini ziyaret edebilirsiniz.

Çeviren: Ece Özen

Kaynak

Hep daha fazla okumak gerekir...

Yazar Hakkında

Ece Özen

Marmara Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği öğrencisi. Kendisi hakkında bütün bildiği bu kadar. Hayat zor, hayat acımasız, bir de sıkıcı…