Ett team bestående av Thales Alenia Space, Cranfield University och Glenalmond Technologies har framgångsrikt producerat en första fullskalig prototyp av ett tryckkärl av titan som ska användas i framtida bemannade uppdrag för utforskning av rymden.

Pjäsen är cirka 1 m hög och väger 8,5 kg. Tillverkad av titanlegeringen (Ti-6Al-4V), den har deponerats med hjälp av Wire + Arc Additive Manufacturing (WAAM)-processen, som Cranfield University har varit banbrytande under det senaste decenniet.

Tack vare att du kan gå direkt från digital ritning till slutstruktur, WAAM har integrerat två enskilda delar till en enda del; eliminerar behovet av smide med lång ledtid; och reducerade avsevärt mängden avfallsmaterial som avlägsnades genom bearbetning.

Om den tillverkas traditionellt, komponenten skulle ha krävt cirka 30 gånger mer råmaterial än dess slutliga massa. Genom att använda WAAM-processen, mer än 200 kg Ti-6Al-4V har sparats för varje artikel. Det finns utrymme att förbättra detta ytterligare, och Cranfield arbetar med innovativa metoder för att deponera närmare den slutliga tjockleken.

WAAM-formen tillverkades på Cranfield och skickades sedan till Glenalmond Technologies där den avlastades, laserskannat, maskinbearbetad och inspekterad med hjälp av en ultraljudsmetod. Den slutliga inspektionen utfördes av Agiometrix med hjälp av en datortomografi (CT-scan) för intern kvalitetsanalys och en optisk skanner, med Thales Alenia Space som säkerställer att delen uppfyllde de mekaniska kraven och specifikationerna.

Efter kontrollerna, projektgruppen är nöjda med att fartyget uppfyller de tekniska kraven och kvalitetskraven. Teamet fortsätter nu med att bygga en andra prototyp, med syftet att utföra en finjustering av hela tillverkningscykeln, att visa processens repeterbarhet och tillförlitlighet, och att driva in implementeringen av det nya tillvägagångssättet i flyghårdvaran.

Eng. Massimo Chiampi, Studieledare för Additive Manufacturing-projekt på Thales Alenia Space, sa:"Vi letade efter en innovativ tillverkningslösning för tankarna, som vanligtvis lider av lång ledtid med den konventionella produktionsvägen baserad på subtraktiv bearbetning. Tack vare detta projekt, vi har visat att antagandet av WAAM-teknik ökar konkurrenskraften för vår produkt. Ett föremål i nästintill form framställs på några dagar-jämfört med flera månader som krävs för anskaffning av standardproducerade produkter-och även mängden bearbetning minskar konsekvent. Vi har uppnått en 65% minskning av den totala ledtiden utan att ge upp de efterfrågade prestanda och detta ger en fördel även när det gäller designflexibilitet, gör det möjligt att svara på kundernas behov i ett sent skede av projektet."

Dr Jialuo Ding, Huvudforskare vid Cranfield University och chefsforskare vid WAAM3D, sa:"Vi har utvecklat WAAM-teknologi i mer än 10 år och det är mycket tillfredsställande att se den nå denna nivå av kommersiell mognad. Vi är mycket glada över att rulla ut tekniken genom vårt nya spinout-företag, WAAM3D. Vi är också mycket nöjda med det arbete som utförts av Glenalmond Technologies, som har behandlat en del med begränsat bearbetningsmaterial, perfekt och vid deras första försök."

Dr Filomeno Martina, Universitetslektor vid Cranfield University och VD för WAAM3D, sade:"Denna del byggdes med programvara och hårdvara som har utvecklats under det senaste decenniet; dessa är äntligen redo för kommersialisering genom ett nytt spin-out-företag från Cranfield, WAAM3D. Denna del har gett oss möjligheten att testa WAAM3Ds innovativa lösningar på ett högprofilerat användarfall, med en mycket aggressiv tidsskala. Vi är mycket stolta över den automationsnivå som uppnåtts vid Cranfield University. WAAM3D kommer att göra alla dessa verktyg tillgängliga för industrisamhället under de kommande månaderna och vi ser fram emot vilken inverkan detta kommer att ha på industriell storskalig tillsatstillverkning."