A impressão MAD 3D é como a Raven Area Methods deseja reinventar a fabricação espacial – 3DPrint.com

Quando dois estudantes de pós-graduação da Universidade de Oklahoma que pretendiam reimaginar a produção de compósitos em 2020, provavelmente não previram a rapidez com que a sua inovação ganharia impulso. Avancemos para 2024 e Sistemas Espaciais Raven estabeleceu-se como uma força emergente na indústria aeroespacial e de defesa, ganhando doações, contratos e investimentos pelo seu trabalho authentic em impressão 3D compósitos termofixos.

Esses compósitos, feitos de resinas reforçadas com fibras como carbono ou vidro, são altamente valorizados por sua resistência ao calor, resistência e propriedades de leveza. Essas características os tornam essenciais para indústrias exigentes. No entanto, os métodos tradicionais de fabricação de compósitos termofixos são lentos e caros, muitas vezes exigindo horas ou até dias no forno para endurecer.

No centro do sucesso da Raven está sua tecnologia patenteada de impressão 3D de Deposição Assistida por Microondas (MAD), que aborda esses desafios de frente. Esta inovação permite a impressão 3D escalonável e direta com tinta de compósitos termofixos e pré-cerâmicos, curando os materiais imediatamente após a deposição. Ao contrário dos métodos tradicionais, a tecnologia MAD utiliza resinas e enchimentos de qualidade aeroespacial prontos para uso, que podem ser adaptados em misturas proprietárias. Isso inclui materiais avançados como epóxi, fenólico, silicone, carboneto de silício e compósitos carbono-carbono – todos essenciais para aplicações de alto desempenho.

Inicialmente desenvolvida como uma ferramenta de pesquisa em uma impressora de mesa, a tecnologia MAD evoluiu para um processo em escala industrial capaz de curar compósitos durante a impressão, ignorando completamente a necessidade de fornos. Essa tecnologia não só economiza tempo, mas também permite uma produção mais rápida e eficiente.

MAD abre novas possibilidades para materiais de nível aeroespacial, incluindo escudos térmicos, sistemas de proteção térmica e componentes estruturais. A empresa agora está focada na expansão, na transição de {hardware} de prova de conceito para máquinas multieixos prontas para produção, projetadas para aplicações de alta demanda.

{Hardware} de impressão 3D MAD da Raven. Imagem cortesia de Raven Area Methods.

A tecnologia de impressão 3D MAD da Raven não poderia vir em melhor hora. Os problemas da cadeia de abastecimento nos setores aeroespacial e de defesa têm atormentado as indústrias há anos, com longos prazos de entrega e métodos de fabricação desatualizados criando gargalos significativos. Ao agilizar a produção e permitir tempos de entrega mais rápidos, a tecnologia MAD posiciona a Raven como uma das soluções para esses desafios contínuos.

Em outubro de 2024, Raven deu um grande passo ao garantir US$ 1,8 milhão Força Aérea dos EUA AFWERX Contrato STTR (Transferência de Tecnologia para Pequenas Empresas) Fase II. O objetivo é criar aeroshells de reentrada impressos em 3D para vôo hipersônico testes, uma necessidade crítica para o Departamento da Força Aérea (DAF).

Aeroshells servem como barreira protetora para veículos hipersônicos durante sua reentrada na atmosfera da Terra, onde encontram calor e pressão extremos devido à fricção do ar. Esses componentes ajudam a proteger o veículo e sua carga – sejam sensores avançados, carga ou armamento – de temperaturas que podem exceder milhares de graus Fahrenheit.

Para a Força Aérea, o voo hipersônico representa uma fronteira na defesa nacional. Os veículos hipersônicos, que viajam a velocidades superiores a Mach 5, têm o potencial de entregar cargas rapidamente e escapar dos atuais sistemas de defesa antimísseis, tornando-os uma vantagem crítica na guerra moderna. No entanto, o avanço desta tecnologia requer testes rigorosos em condições realistas. Os aeroshells de reentrada são fundamentais para este esforço, permitindo que veículos hipersônicos sobrevivam à reentrada atmosférica enquanto coletam dados críticos para desenvolvimento posterior.

Os métodos tradicionais de fabricação de aeroshells são lentos e caros, e dependem de um grupo limitado de fornecedores, como Lockheed Martin, Boeinge Dinâmica Geral. Em vez disso, o MAD patenteado da Raven pode produzir aeroshells leves e resistentes ao calor, permitindo a cura quase em tempo actual de compósitos termofixos de nível aeroespacial durante o processo de impressão.

Para este projeto, Raven se uniu a empresas de Atlanta Empresas SpaceWorks e o Centro de Estudos Hipersônicos e Sistemas de Entrada (XADREZ) no Universidade de Illinois Urbana-Champaign. A CHESS implantará testes de nível científico para materiais extremos, permitindo o desenvolvimento e qualificação de bancos de testes de voo impressos em 3D fabricados pela Raven.

“Desde 2017, a SpaceWorks tem estado na vanguarda do desenvolvimento de veículos de reentrada, avançando soluções para necessidades de testes hipersônicos governamentais e comerciais. Com a tecnologia aeroshell impressa em 3D de ponta da Raven, estamos preparados para reduzir custos e expandir capacidades, oferecendo testes hipersônicos acessíveis e de alto desempenho como um serviço para a indústria”, disse Tyler Kunsa, vice-presidente de Defesa e Sistemas Espaciais da EspaçoWorks.

O processo de impressão 3D MAD em ação. Imagem cortesia de Raven Area Methods.

Aproveitando esse impulso, a Raven garantiu financiamento crítico para dimensionar suas operações. Em novembro de 2024, a startup sediada em Kansas Metropolis fechou uma rodada de financiamento pré-semente de US$ 2 milhões com excesso de inscrições, liderada por Empreendimentos de backswing com a participação de vários outros investidores. Este novo capital irá acelerar o desenvolvimento de linhas de produção MAD para resolver problemas críticos da cadeia de abastecimento de proteção térmica e estruturas leves.

Outras conquistas importantes incluem a obtenção de contratos e subsídios de NASA e o Fundação Nacional de Ciência (NSF). Na verdade, seu trabalho com a NSF em uma doação SBIR de Fase I de US$ 275.000 torna a Raven elegível para até US$ 2 milhões em financiamento adicional, permitindo mais pesquisa e desenvolvimento em impressão 3D de materiais compósitos de alta temperatura usando tecnologia MAD.

Uma peça feita usando o processo de impressão 3D MAD da Raven. Imagem cortesia de Raven Area Methods.

Seguindo em frente, a Raven está mirando ainda mais alto com seu projeto mais ambicioso até agora: uma missão de demonstração planejada para 2025. Uma de suas cápsulas espaciais impressas em 3D, projetada para suportar o intenso calor e pressão da reentrada atmosférica, será testada em uma missão para a Estação Espacial Internacional (ISS).

A cápsula viajará no porta-malas do Dragão da SpaceX cápsula, que queima na reentrada. Durante este processo, a cápsula de Raven será ejetada, coletando e transmitindo dados para provar que é o primeiro objeto impresso em 3D a sobreviver à reentrada do espaço. A empresa está até considerando transmitir o evento ao vivo ou organizar uma festa para comemorar o marco.