Tin tức

Đại học Utah và Penn State nhận tài trợ từ NASA để phát triển vật liệu động cơ tên lửa in 3D

Minh Hai Nguyen·
Đại học Utah và Penn State nhận tài trợ từ NASA để phát triển vật liệu động cơ tên lửa in 3D

NASA vừa công bố cấp vốn tài trợ cho hai dự án nghiên cứu đột phá tại Đại học Utah và Đại học Bang Pennsylvania (Penn State). Mục tiêu của dự án là sử dụng công nghệ sản xuất bồi đắp (in 3D) để chế tạo các vật liệu tiên tiến có khả năng chịu nhiệt cực cao, phục vụ cho các thế hệ động cơ tên lửa tiếp theo trong các nhiệm vụ khám phá không gian sâu.

NASA đang đẩy mạnh việc ứng dụng in 3D để giảm trọng lượng và tăng hiệu suất cho tên lửa. Nguồn: NASA

Thách thức về vật liệu trong hàng không vũ trụ

Các động cơ tên lửa hiện đại phải hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt: nhiệt độ lên tới hàng nghìn độ C và áp suất cực lớn. Các vật liệu truyền thống thường gặp khó khăn trong việc cân bằng giữa trọng lượng nhẹ và độ bền nhiệt. NASA tin rằng công nghệ in 3D kim loại và gốm sứ có thể giải quyết bài toán này.

Hai hướng nghiên cứu trọng điểm

1. Đại học Utah: Hợp kim chịu nhiệt thế hệ mới

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Utah tập trung vào việc phát triển các loại hợp kim chịu lửa (Refractory Alloys) mới thông qua quy trình in 3D bột kim loại. Điểm đặc biệt của dự án này là:

  • Tối ưu hóa cấu trúc vi mô: Sử dụng máy in 3D để kiểm soát cách các hạt kim loại liên kết, giúp vật liệu không bị nứt vỡ khi thay đổi nhiệt độ đột ngột.

  • Sản xuất các chi tiết phức tạp: In trực tiếp các kênh làm mát siêu nhỏ bên trong vách động cơ, điều mà các phương pháp đúc hay gia công CNC trước đây không thể thực hiện được.

2. Penn State: Vật liệu gốm composite tiên tiến

Trong khi đó, Đại học Bang Pennsylvania lại tập trung vào Ceramic Matrix Composites (CMCs). Gốm sứ có khả năng chịu nhiệt tốt hơn kim loại nhưng lại rất giòn. Bằng công nghệ in 3D, Penn State đang tìm cách:

  • Tăng cường độ dẻo dai cho gốm bằng cách kết hợp các sợi gia cường trong quá trình in.

  • Giảm đáng kể thời gian sản xuất từ vài tháng xuống còn vài ngày so với các phương pháp chế tạo gốm truyền thống.

Các mẫu vật liệu được thử nghiệm khả năng chịu nhiệt và áp suất tại môi trường mô phỏng không gian. Nguồn: University of Utah / Penn State

Tầm nhìn cho chương trình Artemis

Khoản tài trợ này nằm trong chương trình Space Technology Research Grants của NASA. Các vật liệu được phát triển từ hai trường đại học này dự kiến sẽ được ứng dụng trực tiếp vào Chương trình Artemis – chiến dịch đưa con người trở lại Mặt Trăng và xa hơn nữa là Sao Hỏa.

Việc làm chủ công nghệ in 3D vật liệu chịu nhiệt không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn cho phép NASA thiết kế những con tàu vũ trụ an toàn hơn, bền bỉ hơn và có khả năng mang tải trọng lớn hơn vào không gian.

"Sản xuất bồi đắp là chìa khóa để chúng ta mở cánh cửa đi sâu hơn vào hệ mặt trời. Những nghiên cứu tại Utah và Penn State sẽ giúp chúng ta vượt qua những giới hạn vật lý hiện tại của động cơ tên lửa." – Trình bày từ đại diện NASA.