Aconity3D imprime en 3D un motor de cohete ‘aerospike’ de cobre diseñado mediante inteligencia artificial
El componente ha sido fabricado utilizando el AconityMIDI+, posteriormente ha sido desempolvado por Solukon y finalmente se le ha aplicado un tratamiento térmico en el Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser (ILT)
Aconity3D, una empresa de Herzogenrath (Alemania) especializada en el procesamiento de metales, ha trabajado en colaboración con algunas de las compañías más importantes del ámbito de la investigación y la industria para fabricar y probar un propulsor aerospike criogénico diseñado íntegramente mediante inteligencia artificial e impreso en 3D en una única pieza monolítica a partir de una aleación aeroespacial de cobre de alto rendimiento (CuCrZr).
El motor ha sido impreso con el sistema AconityMIDI+, un equipo diseñado para aplicaciones industriales LPBF de alta eficiencia, mediante la ayuda de un láser IPG YLR 3000/1000 AM. Posteriormente, la pieza ha desempolvada por Solukon y sometida a un tratamiento térmico en el Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser (ILT). El equipo Race 2 Space de la Universidad de Sheffield, por su parte, se ha encargado de preparar el motor para la batería de pruebas y de prestar asesoramiento especializado durante todo el proyecto.
La principal razón por la que este avance resulta tan revolucionario radica en el propio proceso de diseño. El motor ha sido creado íntegramente por Noyron, un modelo de ingeniería computacional a gran escala desarrollado por LEAP 71. A diferencia de los flujos de trabajo de ingeniería tradicionales, que requieren procesos iterativos dirigidos por humanos, Noyron fue capaz de generar de forma autónoma un diseño de motor de cohete aerospike Kerolox de 5 kN en cuestión de minutos.
El sistema de LEAP 71 incorpora las limitaciones físicas, geométricas y de rendimiento a un código ejecutable, lo que permite a la IA explorar posibilidades de diseño que van más allá de la mera intuición humana.
Los motores aerospike se encuentran entre los sistemas de propulsión más exigentes del sector aeroespacial. Su diseño «inverso» garantiza un elevado nivel de eficiencia en todas las altitudes y elimina la necesidad de utilizar las pesadas extensiones de tobera típicas de los motores optimizados para el vacío. Sin embargo, esta misma geometría es la razón por la que resultaban tan sumamente difíciles de diseñar y refrigerar… hasta ahora.
El motor impreso presenta una intrincada red interna de canales de refrigeración regenerativa, a través de los cuales fluye tanto oxígeno líquido (LOX) como queroseno. Estos conductos impiden que la cámara de combustión pueda sobrecalentarse. A continuación, el queroseno caliente se mezcla con oxígeno gaseoso y se inflama para generar el empuje.
El hecho de poder fabricar una geometría de este tipo como un componente monolítico único con CuCrZr, teniendo en cuenta las vías de flujo internas y las cargas térmicas, pone de manifiesto las capacidades que ofrecen los avanzados sistemas de AM de Aconity3D y la facilidad con la que es posible usar los diseños generados por la IA en el mundo real.
Tras el éxito que ha supuesto esta prueba de 5 kN, los investigadores ya han empezado a planificar su siguiente paso: un propulsor aerospike de 20 kN alimentado con metano y oxígeno líquido.
