Estudantes da Universidade de Sheffield construíram um motor de foguete líquido – semelhante ao usado por empresas como a SpaceX – usando impressão 3D. O motor ‘SunFire‘, desenvolvido por uma equipe de estudantes de engenharia e ciências de Sheffield, é o primeiro motor de foguete líquido impresso em 3D metálico a ser construído e testado com sucesso por estudantes no Reino Unido.
É o motor mais potente construído por estudantes e usa combustível e um oxidante em vez de respirar oxigênio como um motor a jato. É também o primeiro a ser resfriado novamente – usando combustível para resfriar a câmara de combustão antes de ser queimada, o que aumenta a eficiência do motor e economiza peso.
Os alunos de Sheffield testaram com sucesso o motor como parte de uma competição de uma semana chamada ‘Race to Space‘, na qual equipes de estudantes de universidades de todo o Reino Unido testaram motores de foguete que construíram nos últimos dois anos acadêmicos. Acredita-se que a semana de competição Race to Space tenha estabelecido um recorde mundial não oficial para o número de diferentes motores de foguetes híbridos/líquidos acionados a quente pela primeira vez em um local em uma semana.
De acordo com a Universidade, há apenas um punhado de motores de foguetes líquidos feitos por estudantes em toda a Europa e ainda menos motores de regeneração em todo o mundo e, até agora, nenhum no Reino Unido feito por impressão 3D ou tão poderoso quanto este.
Os alunos de Sheffield construíram o motor nos últimos dois anos fora de seus estudos como parte da Iniciativa Espacial da Universidade de Sheffield – um programa para ajudar os alunos STEM a usar suas habilidades para enfrentar alguns dos maiores desafios da indústria espacial e ajudá-los a desenvolver carreiras na área da indústria após a formatura.
Os alunos da equipe – conhecida como Sunride – esperam eventualmente usar o motor para impulsionar um de seus próprios foguetes até a borda do espaço e se tornar a primeira equipe liderada por estudantes do Reino Unido a lançar além da linha de Kármán, que faz fronteira com a atmosfera da Terra 62 milhas acima do nível do mar. A equipe já detém o recorde de altitude do Reino Unido para um foguete amador, alcançado em 2019.
Royce Discovery Center da Universidade de Sheffield
O centro de pesquisa que desenvolve a próxima geração de materiais para atender às necessidades de fabricação do Reino Unido – foi fundamental para testar a impressão 3D metálica a laser em pó que foi usada para construir o motor. O Centro de Pesquisa de Manufatura Avançada da Universidade (AMRC) e a Faculdade de Engenharia usinaram o mecanismo pós-impressão.
“O teste de fogo quente de nosso motor foi um dia que jamais esquecerei. Desde que surgiu a ideia em um café com dois amigos há mais de dois anos, foi incrível quando finalmente conseguimos acionar nosso motor de foguete! Estar envolvido com o programa SunFire me deu a oportunidade de usar a ciência da engenharia que aprendi em palestras e traduzir esses aprendizados em uma aplicação prática do mundo real”, disse Henry Saunders, que liderou a equipe no ano passado e agora está fazendo um doutorado no Royce Discovery Center da Universidade de Sheffield em impressão 3D.
“Para mim, foi daí que veio a verdadeira empolgação e os reforços de aprendizado, não apenas ver um motor de foguete em um slide do PowerPoint com algumas equações ao lado, mas realmente estar envolvido na construção de um motor de foguete do zero. disse Henry Saunders”.
“Dois anos e incontáveis horas de trabalho árduo depois, o bem-sucedido fogo quente de nosso motor nos fez pular pelos cinco segundos mais inesquecíveis de nossas vidas! Essa conquista é uma prova do incrível talento e comprometimento dos membros e líderes da nossa equipe do Projeto SunFire, e da incansável orientação e supervisão do Dr. Alistair John”, disse Dana Arabiyat, graduada em engenharia e ex-gerente de projetos da Sunride, que agora é trabalhando na Rolls-Royce.
“A manufatura aditiva está sendo cada vez mais usada por empresas de foguetes, como a SpaceX, pois permite construir geometrias personalizadas complexas e leves que não seriam possíveis usando métodos tradicionais. Por exemplo, os canais de resfriamento em nosso motor, que impedem o derretimento do motor apesar da temperatura de combustão de 2.000°C, só podem ser feitos usando impressão 3D”, disse o Dr. Alistair John, vice-diretor de engenharia aeroespacial da Universidade de Sheffield, que supervisionava a equipe.
“As atividades extracurriculares, como o Sunride e a iniciativa Race to Space, são extremamente importantes, pois permitem que os alunos apliquem o conhecimento de sua graduação e ultrapassem os limites do que podem alcançar. É extremamente importante para o setor espacial do Reino Unido que ofereçamos aos nossos alunos experiência prática para desenvolver as habilidades de que a indústria precisa”, disse o Dr. Alistair John.
O mecanismo SunFire foi testado na Airborne Engineering no Westcott Space Cluster e foi impresso em 3D na Satellite Applications Catapult com o trabalho de otimização do processo de impressão feito no futuro hub de fabricação MAPP EPRSC. Para saber mais sobre o projeto acesse o site.
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