Hoppa till innehållet
Angelica Löfberg Christo Dordlofva
Angelica Löfberg och Christo Dordlofva, doktorander inom produktinnovation vid Luleå tekniska universitet. Visa originalbild , Öppnas i nytt fönster/flik

Raketmotorer får 3D-printade delar

Publicerad: 11 januari 2016

Att 3D-printa komponenter till raketmotorer blir verklighet inom en snar framtid. Forskning vid Luleå tekniska universitet undersöker därför vilket innovationssystem som kan stötta detta och hur konstruktionsprocesserna bör ser ut.

– Raketmotorer tillverkas i liten skala och då har man mycket att vinna på additiv tillverkning, så kallad 3D-printing, säger Angelica Löfberg, doktorand inom produktinnovation vid Luleå tekniska universitet.

Tillverkare inom rymdindustrin har hittills använt sig av traditionella metoder där delar till varje raketmotorkompentent exempelvis gjuts individuellt i speciellt framtagna formar, för att sedan monteras ihop. Det skapar en komplicerad och lång process som blir väldigt kostsam för en småskalig produktion. Gjutprocessen har också begränsningar, vilket styr hur komponenter kan designas. Utöver detta finns det också ett strikt regelverk att förhålla sig till. Sammantaget kan detta leda till att kreativitet och innovationsförmåga hämmas.

– Med 3D-printing har vi mycket större frihet att bestämma exakt hur vi vill att komponenten ska se ut. Den tillverkas i ett stycke och det tar bara ett par dagar. Man kan skriva ut en prototyp, testa den, göra ändringar och skriva ut en ny. Det ger designfrihet, kortare ledtider och på sikt reducerad kostnad, säger Christo Dordlofva, doktorand inom produktinnovation.

Metallpulver bygger upp delarna

Bakom projektet står GKN Aerospace som tillverkar raketmotorkomponenter till den europeiska raketen Ariane 5. Företaget tillverkar både turbiner till bränslepumpar och munstycken (utloppskon längst ner på motorn som accelererar avgaserna för ökad dragkraft), vilka båda två består av flera olika delar.

De delar som är lämpliga för additiv tillverkning är cirka 20 till 50 centimeter i diameter och några av dessa vill företaget utveckla specifikt för 3D-printing och skriva ut. Det görs i en process där pulver av exempelvis titan, aluminium eller olika nickellegeringar smälts samman lager för lager och stegvis bygger upp delen.

I det första stadiet av projektet handlar det om delar med en statisk funktion, eftersom roterande delar är mer kritiska. I dagsläget används GKN:s komponenter i raketer avsedda för obemannade farkoster som satelliter och all tillverkning och montering sker på marknivå. 

Forskning sätter ny standard

För att bemästra teknologin till fullo krävs arbetsprocesser som är anpassade för den. Christo Dordlofva och Angelica Löfberg hoppas kunna vara med och sätta en helt ny standard i en ännu ganska omogen men het och expansiv bransch. Christo Dordlofva kommer koncentrera sig på att säkra konstruktionsprocessen, att den är stabil och att komponenterna håller. Angelica Löfberg ska undersöka vilket innovationssystem som krävs vid additiv tillverkning.

– Mitt arbete handlar om att ta reda på hur GKN Aerospace ser till att idéer skapas, fångas upp och sätts i bruk och rent generellt hur en innovation för rymdteknik skapas. Hur ska man tänka för att få fram något som är utöver vad andra levererar, säger Angelica Löfberg.

– På amerikanska marknaden jobbar bland annat Nasa och SpaceX med 3D-printing och har testat olika komponenter i markprov. Icke kritiska delar har dessutom använts i riktiga applikationer. Det är ett stort steg att gå över till de kritiska komponenter som GKN Aerospace har. Men om Europa ska kunna vara konkurrenskraftiga måste vi ta till oss ny teknologi, avslutar Christo Dordlofva.

Angelica Löfbergs forskning finansieras av RIT och LTU medan Christo Dordlofvas forskning finansieras av RIT, LTU och GKN Aerospace. RIT står för Rymd för innovation och tillväxt och är en storsatsning på totalt 37 miljoner kronor. RIT drivs i samverkan mellan Luleå tekniska universitet, LTU Business AB och ett flertal regionala och nationella rymdaktörer

Kontakt

Angelica Lindwall

Angelica Lindwall, Doktorand

Telefon: 0920-493518
Organisation: Produktinnovation, Människa och teknik, Institutionen för ekonomi, teknik, konst och samhälle
Christo Dordlofva

Christo Dordlofva, Post doktor

Telefon: 0920-493540
Organisation: Produktinnovation, Människa och teknik, Institutionen för ekonomi, teknik, konst och samhälle