HyEnD — это студенческая ракетостроительная команда из Университета Штутгарта, которая занимается проектированием, сборкой и запуском высокотехнологичных ракет.
В 2023 году в рамках программы STERN II Немецкого центра авиации и космонавтики (DLR) команда запустила гибридную зондирующую ракету N2ORTH, которая достигла высоты 64,4 км, установив новые рекорды среди студенческих и гибридных ракет.
Их текущий проект — BLAST — это жидкостная ракета высотой 6 метров и диаметром 300 мм, разработанная для установления мирового рекорда высоты среди студенческих ЖРД-ракет.
Большинство компонентов разрабатываются и изготавливаются внутри команды, и 3D-печать играет ключевую роль на всех этапах.
«Мы действительно активно используем 3D-печать — без неё наш прогресс был бы невозможен», — Бен Окер, инженер по тяговым системам и аэротермодинамике в HyEnD.
Задача: Разнообразные производственные задачи при ограниченном студенческом бюджете
Создание ракеты, такой как BLAST, требует разработки множества подсистем:
двигательная установка, конструкция, электроника, системы спасения, гидравлика и наземное оборудование (GSE) — каждая из которых состоит из уникальных компонентов, имеет собственные требования и использует разные материалы.
Многие детали необходимо изготавливать индивидуально, точно подгонять и тестировать в условиях, максимально приближенных к реальности.
Пример испытания двигателя. Слева: медный двигатель. Справа: Стальной двигатель.
Решение: X1 Carbon для прототипирования, оснастки и финального производства
Чтобы справляться с постоянными изменениями в конструкции и разнообразными требованиями к деталям, команда HyEnD использует инструмент, который органично вписывается на всех этапах их рабочего процесса — Bambu Lab X1 Carbon.
Команда активно использует поддержку печати несколькими материалами и закрытую камеру принтера, расходуя около 4 кг PLA в месяц, а также регулярно печатая из ASA, PETG, поликарбоната и PVA — в зависимости от функций детали и условий эксплуатации.
Вот как 3D-печать используется на разных этапах сборки ракеты:
Двигательная установка (Propulsion):
• Прототипы компонентов двигателя для визуального осмотра и проверки размещения датчиков и трубок
• Подгонка сложных узлов перед механической обработкой
• Индивидуальные захваты для фиксации металлических деталей при пост-обработке
• Крепления датчиков и клапанов для стендов высоконагрузочных испытаний
Примеры индивидуальных напечатанных захватов для фиксации металлических деталей при обработке на ЧПУ.
Наземное оборудование (GSE):
• Кронштейны и крепления из ASA для наружного использования
• Защитные кожухи для электроники и трубок
Композитные конструкции:
• Формы из PLA и PETG для укладки углеродного волокна
• Намоточные сердечники из PVA для изготовления композитных баков методом намотки: после намотки сердечник растворяется, оставляя бак, рассчитанный на давление до 200 бар
• Прототипы корпуса для оптимизации траекторий укладки волокна
Тестирование траектории укладки углеродного волокна на прототипе корпуса, напечатанном на 3D-принтере.
Система спасения и электроника (Recovery and Avionics):
• Конструктивные элементы для испытаний парашютной системы в аэродинамической трубе
• Летные компоненты, такие как лотки для аккумуляторов, крепления датчиков и корпуса для плат, печатаются из поликарбоната или ASA
Гидравлические системы (Fluid Systems):
• Прототипы распределительных блоков
• Макеты соединителей труб для проверки размещения и интеграции
Хотите увидеть всё это в действии?
Команда недавно провела испытания своего нового жидкостного ракетного двигателя:
Результаты: Быстрая итерация и свобода для экспериментов
X1 Carbon помогает команде HyEnD сохранять гибкость и эффективность при разработке и интеграции деталей в рамках высоко кастомизированной конструкции ракеты.
Принтер отвечает на ключевые потребности команды:
• Обеспечивает быстрое и недорогое прототипирование сложных компонентов
• Позволяет оперативно проверять посадку деталей и проводить ранние испытания до затрат на мехобработку и материалы
• Изготавливает функциональные детали из различных инженерных материалов
• Даёт возможность печатать индивидуальную оснастку и крепёж прямо на месте по мере необходимости
Благодаря быстрому производству и отсутствию узких мест, команда может свободнее экспериментировать и точно настраивать каждую деталь.
Прототип, напечатанный на 3D-принтере, рядом с финальной металлической версией двигателя.
Взгляд в будущее: поддержка заключительных этапов разработки
По мере того как ракета BLAST приобретает финальный облик, 3D-печать продолжает играть важную роль в последних фазах разработки — от срочных изменений в конструкции до интеграции подсистем и подготовки к испытаниям.
На этом этапе особенно важно иметь возможность быстро адаптироваться: внести корректировки в компоненты, оперативно напечатать недостающие детали, протестировать новые решения и внести правки без задержек в общем графике. Именно здесь Bambu Lab X1 Carbon показывает себя как незаменимый инструмент, позволяющий команде:
• Сокращать время реакции на изменения в проектной документации
• Проводить локальную сборку и проверку узлов без зависимости от сторонних поставщиков
• Масштабировать процессы, не теряя качества и точности
• Поддерживать высокий темп работы, необходимый для своевременного выхода на этап испытаний
Кроме того, благодаря возможности работы с широким спектром инженерных материалов, команда может подбирать оптимальные сочетания прочности, термостойкости и устойчивости к внешним условиям для каждой конкретной задачи — будь то крепление электроники, герметичная заглушка или сложная часть двигательной системы.
Bambu Lab X1 Carbon стал не просто инструментом прототипирования, а полноценной частью производственного цикла, помогающей HyEnD оставаться гибкими, эффективными и сосредоточенными на главной цели — следующем успешном запуске.
