太空企业伯克利火箭用Protolabs的3d打印部件达到创纪录的高度

发布于2022年11月17日Protolabs

伯克利航天企业(SEB)几天后,该团队将发射首枚液体燃料尤利卡-1 (E-1)火箭。11月19日的发射标志着该团队数千小时的设计、测试和建造工作的高潮,以达到E-1的目标25-30,000英尺。高度——接近商用飞机飞行的最大平均高度。我们很高兴能与他们合作,制造3d打印组件bepaly下载app 用于火箭的静压室和复杂的降落伞系统。

伯克利太空企业团队

伯克利太空企业(SEB)团队与他们正在进行的爱的劳动,E-1火箭合影。

登月之旅

自2016年由学生运营的团队首次成立以来,SEB已被证明是大学火箭界一股不可忽视的力量。该团队由30-40名活跃成员组成,代表几个子团队,包括:航空电子设备、结构、推进、制造、模拟、财政部、E-reg和低空演示机。SEB成功执行多次hotfire测试他们最新的火箭E-1中包含了灯泡发动机。这个团队的最高目标是什么?增加太空飞行的可达性,并发射火箭超越卡门线,卡门线是地球和太空之间的定义边界,位于100公里(约100公里)。海拔327,360英尺)。

我们与SEB低空验证机项目负责人Asa Garner进行了交谈,了解了该项目、备受期待的E-1发射,以及增材制造在该团队参与的E-1火箭工艺中所发挥的作用。

工程Eureka-1

该团队的最新目标是实现他们第一次太空飞行的更大目标的垫脚石;E-1是该大学第一枚采用液氧和液氮驱动的液体双推进剂发动机的火箭。在此之前,该团队只飞行过固体发动机火箭,这种火箭通常含有固化的燃料和氧化剂。E-1的发动机是一个未知领域,风险很高。“我们刚刚完成了尤里卡-1 (E-1)的全部准备工作,并准备在19日发射。这是不可思议的外观。它本身是巨大的;从底部到顶部大约19.5英尺高。在CAD上看了这么长时间之后,看到它站在我们面前,这是非常了不起的。”加纳说。

许多降落伞和外静压箱组件是通过SLS 3d打印的PA12 40%玻璃填充;一种具有长期耐磨性的坚硬材料。“两个关键的主要降落伞散装头完全是3d打印的,我们使用热塑性热固定插件将它们固定在我们的主要玻璃纤维机身上。这真的很好,因为基本上,它的迭代速度要快得多,如果我们在数控机床上用铝制成它们,或者其他类似的东西,我们不必在设计上做出任何妥协。在火箭上使用Protolabs打印的部件非常方便。”

夜晚的火箭

SEB团队为点燃火箭发动机和测量性能而进行的夜间热火测试的幕后场景。

简要介绍:E-1火箭

  • 19英尺高,7.7英寸。直径
  • 120磅。全面推动
  • 目标高度25-3万英尺
  • 发动机:700磅/力
  • 推进剂:液氧和液氮
  • 加压式(由第三个氮气罐加压的两个燃料箱)
“这真的很好,因为基本上,它的迭代速度要快得多,如果我们用数控机床或其他类似的东西来制作它们,我们不必在设计上做出任何妥协。在火箭上使用Protolabs打印的部件非常方便。”

航空航天中的轻量化与点阵设计

该团队能够3D打印有机几何图形,包括晶格图案,以减轻零件的重量,同时保持类似的强度重量比。“这是它们的制造方式。我们利用了很多nTopology软件对零件进行点阵生成以及非常精确的有限元分析。而我们用其他任何技术都无法生产出这样的产品。”

“用晶格进行设计和利用增材制造可以让你拥有非常灵活的设计空间,你可以参数化,并根据你的限制快速编辑和更改……我们有一个重要的隔墙部分,本质上是晶格空间部分的体积。”根据我们可以改变的变量,我们可以在模拟中移动压力的来源,我们在哪里放置螺栓,并让晶格自动再生。”

静压箱打印部件

一些E-1火箭降落伞和静压箱打印部件通过选择性激光烧结(SLS)制成。

从E-1到E-Reg

另一个令人兴奋的过程是,该团队正在开发和完善他们的比例积分导数(PID)控制电子压力调节器(E-reg)系统。SEB是目前世界上仅有的几个采用该技术的大学团队之一,该技术取代了机械调节器,可以更精确地控制火箭燃料箱的压力,并提高发动机的整体性能。这项新技术有望帮助未来的E-1火箭飞到更高的高度。看看这美丽的沙漠hotfire测试在球队的Instagram账户上。

“我们目前控制氮气进入水箱的速度的方法是通过圆顶调节器。它们是机械的,笨重的,而且要花很长时间来描述。有时候和他们一起工作很奇怪。E-reg用主动控制的PID回路驱动系统取代了那些笨重的机械圆顶调节器。因此,我们得到了更小的压降,只有更高的总压力在室内,导致更好的燃烧。这是一个很大的进步,我们所知道的每一个成功实现这一点的团队都使用了大部分现成的硬件。我们完全自主研发,包括所有硬件和控制回路,”加纳解释道。

无论即将推出的E-1的结果如何,我们都祝贺SEB团队在整个赛季的奉献和辛勤工作。我们很高兴成为今年构建的一小部分,我们为您加油!阅读更多关于SEB火箭小组

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