Progettare materiali innovativi per le nuove sfide dell’esplorazione spaziale
Contribuire all’avanzamento tecnologico richiesto per i nuovi obiettivi posti dalla moderna esplorazione spaziale richiede nuovi materiali capaci di fronteggiare le sfide di un ambiente ostile: è questa lo scopo del lavoro di Matteo Crachi, dottorando del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale-DIMEAS, risultato vincitore del premio PhD Student Attendance Award nell’ambito di ICEM 20 (International Conference of Experimental Mechanics).
Il riconoscimento era previsto per il migliore lavoro di ricerca nella meccanica sperimentale presentato da uno studente di dottorato e Crachi ha vinto con il paper “Experimental characterization of an innovative copper-maraging steel metal matrix composite material for a liquid rocket engine thrust chambers by L-PBF additive manufacturing” – sviluppato in collaborazione con le docenti Raffaella Sesana e Cristiana Delprete del DIMEAS - che si concentra in particolare sulla progettazione di moderni lanciatori (vettori per trasporto spaziale) che utilizzano innovativi motori a propellente liquido, riutilizzabili.
La sfida principale nel contesto della meccanica sperimentale per le camere di spinta di motori a razzo a propellente liquido risiede nel miglioramento della vita utile del componente. Questo è possibile riducendo la temperatura delle pareti esposte ai gas caldi e a un’elevata resistenza meccanica del componente stesso, sia statica sia ciclica a elevate temperature. La selezione di un materiale le cui proprietà meccaniche ad alta temperatura siano adeguate a sopportare il comportamento di sollecitazione-deformazione, oltre che una progettazione innovativa e in grado di massimizzare i benefici dei moderni processi produttivi di manifattura additiva, risulta di nevralgica importanza per virare verso lo sviluppo di motori a propellente liquido per trasporto spaziale più sostenibili, riutilizzabili ed efficienti.
Il lavoro premiato è stato svolto grazie alla collaborazione tra il DIMEAS, l’Agenzia Spaziale Italiana e l’azienda Sophia High Tech. In particolare, sono stati presentati i promettenti risultati ottenuti in termini di caratterizzazione sperimentale meccanica, termica e chimica, effettuata presso il DIMEAS, del nuovo materiale composito rame-acciaio processato con tecnologie di manifattura additiva. Il materiale presenta una serie di caratteristiche peculiari e innovative introdotte con l’obiettivo di permettere lo sviluppo di motori a propellente liquido per il trasporto spaziale, di tipo riutilizzabile, contribuendo al progresso italiano nelle scienze dei materiali compositi per applicazioni spaziali.