Motor de foguete refrigerado por vórtice impresso em 3D SLA

A impressão 3D é uma ferramenta incrível para prototipagem e desenvolvimento, mas as propriedades dos materiais podem ser um fator limitante para peças funcionais. [Sam Rogers] e colegas da [AX Technologies] testaram e desenvolveram um pequeno motor de foguete movido a combustível líquido e usaram com sucesso o resfriamento por vórtice para proteger uma câmara de combustão impressa em resina 3D. (Vídeo, incorporado abaixo.)

O resfriamento por vórtice funciona injetando oxigênio na câmara de combustão tangencialmente, logo dentro do bocal do motor, o que cria uma camada limite de vórtice de resfriamento ao longo da parede da câmara. O oxigênio se move para a frente da câmara de combustão onde se mistura com o combustível e inflama no centro. Isso não protege o bico em si, que dura apenas alguns segundos antes de se tornar inutilizável. No entanto, graças ao design modular do mecanismo de teste, apenas a pequena seção do bocal teve que ser reimpressa para cada teste. Embora esta peça pudesse ser fabricada usando uma impressora 3D de metal, os custos ainda são muito altos, especialmente nesta fase experimental. As peças de resina transparente também permitem que a combustão observada e conclusões mais precisas sejam tiradas de cada teste.

Este motor destina-se a ser usado como um dispositivo de ignição para um motor de foguete muito maior. O combustível é injetado na frente da câmara de combustão, onde uma vela de ignição está localizada para inflamar a mistura oxigênio-combustível. O fluxo de oxigênio e combustível é controlado por duas válvulas servo-operadas conectadas a um microcontrolador, que é montado com o motor em trilhos lineares. Isso permite que o motor de teste se mova livremente e empurre contra uma célula de carga para medir o empuxo. A faísca é criada antes que as válvulas sejam abertas para evitar uma ignição atrasada, que pode explodir o motor, e é fundamental obter a sequência e o tempo corretos das válvulas. Depois de muitas iterações e peças destruídas, a equipe [AX Technologies] conseguiu uma ignição bem-sucedida, com um claro padrão de diamante Mach supersônico no escapamento.

Este é apenas mais um exemplo de impressão 3D e eletrônica barata, permitindo um progresso impressionante com um orçamento limitado. Outro exemplo é o progresso de [Joe Barnard] em fazer um modelo de foguete pousar com um motor de combustível sólido. Empresas e organizações usam componentes impressos em 3D em motores de foguete há alguns anos, e até vimos uma versão de código aberto.