iunie 16, 2025
Dezvoltarea prin tehnologia fabricării aditive de componentele rotative cu structuri ușoare pentru electropompe utilizate în aplicații spațiale – LAMSPACE
Cod Proiect:
PN-IV-P7-7.1-PED-2024-2078
Număr contract:
34PED/2025
Titlu proiect:
Dezvoltarea prin tehnologia fabricării aditive de componentele rotative cu structuri ușoare pentru electropompe utilizate în aplicații spațiale
Acronim:
LAMSPACE
Domeniu de specializare:
Digitalizare, industrie și spațiu (ASC);
Economie digitală și tehnologii spațiale (DSIN);
Materiale funcționale avansate (DSIN);
Fabricație avansată (DSIN)
Autoritatea Contractantă:
Unitatea Executivă pentru Finanțarea Învățământului Superior, a Cercetării, Dezvoltării și Inovării
Durata proiect:
24 luni (03/01/2025 – 03/01/2027)
Consorțiu:
CO: Institutul Național de Cercetare-Dezvoltare Turbomotoare – COMOTI
P1: Auto Aro Group SRL
Buget Proiect:
Buget total: 751.750 lei
Buget de stat: 703.500 lei
Cofinanțare: 48.250 lei
Director Proiect (CO):
Dr. Ing. Alexandru Paraschiv
Responsabil proiect (P1):
Ing. Claudiu Vișan
Proiectul LAMSPACE are ca scop principal cresterea nivelului de maturitate tehnologica a procesuli de fabricatie aditiva prin fuziune cu laser a patului de pulbere, utilizand pulberi din aliaj Ti-6Al-4V, pentru realizarea unor componente rotative critice ale unei electropompe: un rotor centrifugal inchis si ansamblul inductor, optimizate din punct de vedere al masei si performantelor. Aceasta initiativa se bazeaza pe rezultatele anterioare care au inclus prelucrarea conventionala si validarea unui rotor centrifugal inchis si a unui inductor, atingand un nivel de maturitate tehnologica TRL 3. Obiectivul actual consta in avansarea catre TRL 4, prin fabricarea aditiva din aliaj Ti-6Al-4V, si validarea componentelor in conditii de laborator.
Pentru a depasi limitarile metodelor conventionale de fabricatie si a imbunatati performanta sistemelor de propulsie, proiectul valorifica avantajele fabricatiei aditive, integrand solutii avansate de design generativ si optimizare tehnologica. Se urmareste astfel obtinerea unor componente rotative complexe, cu structuri usoare de tip lattice, fabricate in conditii tehnico-economice eficiente.
Pentru atingerea obiectivelor specifice, sunt prevazute cercetari fundamentale si aplicate care acopera intregul lant tehnologic: de la definirea cerintelor si proiectarea componentelor, la simulari numerice, optimizarea topologica, testarea si caracterizarea materialelor si a structurilor lattice, pana la validarea modelelor experimentale.
Prin testarea si validarea componentelor in conditii de similitudine si compararea performantelor cu cele ale modelelor realizate prin tehnologii conventionale, proiectul urmareste sa contribuie la redefinirea procesului de fabricatie a componentelor rotative critice pentru aplicatii spatiale, promovand solutii eficiente, fiabile si sustenabile.
In cadrul primei etape a proiectului LAMSPACE, activitatile s-au concentrat pe definirea cerintelor de proiectare, dezvoltarea modelelor conceptuale, evaluarea performantelor hidraulice si a fezabilitatii tehnologiei de fabricatie aditiva pentru diverse configuratii. In paralel, au fost testate si caracterizate probe si epruvete specifice, in vederea optimizarii parametrilor de proces si maximizarii proprietatilor fizico-mecanice ale materialului fabricat aditiv (densitate, porozitate, rezistenta mecanica). Au fost analizate probe cu geometrii complexe si structuri usoare de tip lattice, in perspectiva realizarii unui ansamblu rotor centrifugal inchis – inductor, destinat unei electropompe pentru aplicatii spatiale.
Configuratiile rezultate au fost analizate prin simulari numerice, in vederea evaluarii comportamentului hidrodinamic si identificarii oportunitatilor de optimizare. Simularile CFD au permis observarea distributiilor de presiune si a campurilor de viteza, fiind documentate aspecte relevante pentru integrarea structurilor usoare si aplicarea unor solutii inovatoare adaptate functionarii in regim criogenic. In paralel, partenerul Auto Aro Group SRL a explorat posibilitatile de fabricatie aditiva prin tehnologia SLM (Selective Laser Melting) pentru modele experimentale propuse, inclusiv aspecte legate de orientare, structuri suport si post-procesare. Pe baza acestor analize, au fost dezvoltate primele concepte de rotor centrifugal inchis si inducer, urmand principii DfAM (Design for Additive Manufacturing), precum si primele modele cu structura interna tip lattice. S-au evidentiat beneficii importante in ceea ce priveste reducerea masei si imbunatatirea performantelor mecanice, fiind avute in vedere inclusiv aspecte legate de comportamentul in cavitatie si rezistenta la solicitari complexe, in conditii criogenice.
A fost elaborat un plan de testare a probelor si structurilor lattice, iar primele seturi experimentale realizate din aliaj Ti6Al4V au fost fabricate si se afla in curs de caracterizare. Investigatiile experimentale preliminare vizeaza evaluarea proprietatilor mecanice, a densitatii, porozitatii si calitatii suprafetelor. Concomitent, a fost initiat procesul de optimizare topologica, cu accent pe integrarea structurilor lattice in zonele cu impact semnificativ asupra raportului masa-performanta (Figura 1).
Rezultatele obtinute pana in acest moment confirma fezabilitatea conceptelor propuse si permit avansarea spre fabricarea modelelor experimentale finale, testarea si validare experimentala, in vederea atingerii unui nivel de maturitate tehnologica TRL 4.
Configuratiile rezultate au fost analizate prin simulari numerice, in vederea evaluarii comportamentului hidrodinamic si identificarii oportunitatilor de optimizare. Simularile CFD au permis observarea distributiilor de presiune si a campurilor de viteza, fiind documentate aspecte relevante pentru integrarea structurilor usoare si aplicarea unor solutii inovatoare adaptate functionarii in regim criogenic. In paralel, partenerul Auto Aro Group SRL a explorat posibilitatile de fabricatie aditiva prin tehnologia SLM (Selective Laser Melting) pentru modele experimentale propuse, inclusiv aspecte legate de orientare, structuri suport si post-procesare. Pe baza acestor analize, au fost dezvoltate primele concepte de rotor centrifugal inchis si inducer, urmand principii DfAM (Design for Additive Manufacturing), precum si primele modele cu structura interna tip lattice. S-au evidentiat beneficii importante in ceea ce priveste reducerea masei si imbunatatirea performantelor mecanice, fiind avute in vedere inclusiv aspecte legate de comportamentul in cavitatie si rezistenta la solicitari complexe, in conditii criogenice.
A fost elaborat un plan de testare a probelor si structurilor lattice, iar primele seturi experimentale realizate din aliaj Ti6Al4V au fost fabricate si se afla in curs de caracterizare. Investigatiile experimentale preliminare vizeaza evaluarea proprietatilor mecanice, a densitatii, porozitatii si calitatii suprafetelor. Concomitent, a fost initiat procesul de optimizare topologica, cu accent pe integrarea structurilor lattice in zonele cu impact semnificativ asupra raportului masa-performanta (Figura 1).
Rezultatele obtinute pana in acest moment confirma fezabilitatea conceptelor propuse si permit avansarea spre fabricarea modelelor experimentale finale, testarea si validare experimentala, in vederea atingerii unui nivel de maturitate tehnologica TRL 4.
Pana in prezent, rezultatele preliminare ale proiectului au fost diseminate prin prezentarea “COMOTI's Expertise in Metallic Additive Manufacturing for Space Applications”, sustinuta in cadrul conferintei organizate de Agentia Spatiala Europeana (ESA-ESRIN) – “New Capabilities and Countries in European Space Conference, Panel: Structures and Thermal, Materials and Manufacturing Processes”, desfasurata in perioada 14–15 mai 2025, la Frascati, Italia (Figura 2).
Figura 2. Prezentarea proiectului LAMSPACE si a rezultelor preliminare in cadrul conferintei ESA-ESRIN, Frascati, Italia.
Aceasta activitate a contribuit la cresterea vizibilitatii proiectului si la promovarea expertizei COMOTI in domeniul fabricatiei aditive metalice pentru aplicatii spatiale, in cadrul unui eveniment international de inalta relevanta.
Figura 2. Prezentarea proiectului LAMSPACE si a rezultelor preliminare in cadrul conferintei ESA-ESRIN, Frascati, Italia.
Aceasta activitate a contribuit la cresterea vizibilitatii proiectului si la promovarea expertizei COMOTI in domeniul fabricatiei aditive metalice pentru aplicatii spatiale, in cadrul unui eveniment international de inalta relevanta.