La NASA lancia lo Space Technology Research Institute per la produzione additiva di metalli

Dec 31, 2023

17 aprile 2023

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La NASA ha annunciato che creerà due nuovi istituti per sviluppare tecnologia in aree critiche dell’ingegneria e della ricerca sul clima. I nuovi Istituti di ricerca sulla tecnologia spaziale (STRI) faranno leva su team guidati da università statunitensi per creare programmi di ricerca multidisciplinare e di sviluppo tecnologico fondamentali per il futuro della NASA. Riunendo scienza, ingegneria e altre discipline provenienti da università, industria e organizzazioni no-profit, gli istituti mirano a influenzare le future capacità aerospaziali attraverso investimenti nella tecnologia in fase iniziale.

Uno degli istituti di ricerca (il Quantum Pathways Institute) si concentrerà sulla tecnologia di rilevamento quantistico a sostegno della ricerca sul clima. L’altro (l’Institute for Model-Based Qualification & Certification of Additive Manufacturing, o IMQCAM) lavorerà per migliorare la comprensione e aiutare a consentire una rapida certificazione delle parti metalliche create utilizzando tecniche di produzione additiva.

"Siamo entusiasti di avvalerci dell'esperienza di questi team multiuniversitari per creare tecnologia per alcune delle nostre esigenze più urgenti", ha affermato Jim Reuter, amministratore associato della direzione della missione per la tecnologia spaziale dell'agenzia presso la sede della NASA a Washington. “Il loro lavoro consentirà alla scienza di prossima generazione di studiare il nostro pianeta natale e di ampliare l’uso di parti metalliche stampate in 3D per il volo spaziale con una modellazione all’avanguardia”.

Ogni istituto riceverà fino a 15 milioni di dollari in cinque anni.

La Carnegie Mellon University di Pittsburgh, in Pennsylvania, guiderà l’Institute for Model-based Qualification & Certification of Additive Manufacturing (IMQCAM) con l’obiettivo di migliorare i modelli computerizzati di parti metalliche prodotte in modo additivo ed espandere la loro utilità nelle applicazioni di volo spaziale. L'istituto sarà co-diretto dalla Johns Hopkins University di Baltimora, nel Maryland.

La produzione additiva di metalli può essere utilizzata per applicazioni come i motori a razzo, offrendo maggiore flessibilità per creare nuove parti quando i progetti cambiano. La tecnologia potrebbe essere utilizzata anche in un avamposto umano sulla Luna, dove portare parti prefabbricate sarebbe costoso e limitante. Tuttavia, una certificazione e un utilizzo efficienti di tali parti richiedono previsioni ad alta precisione delle loro caratteristiche.

"La struttura interna di questo tipo di parte è molto diversa da quella prodotta con qualsiasi altro metodo", ha aggiunto Tony Rollett, ricercatore principale dell'istituto e professore di ingegneria metallurgica e scienza dei materiali alla Carnegie Mellon University. "L'istituto si concentrerà sulla creazione dei modelli di cui la NASA e altri operatori del settore avrebbero bisogno per utilizzare queste parti quotidianamente."

Modelli computerizzati dettagliati, noti come gemelli digitali, consentiranno agli ingegneri di comprendere le capacità e i limiti delle parti, ad esempio la quantità di stress che le parti possono sopportare prima di rompersi. Tali modelli forniranno la prevedibilità delle proprietà delle parti in base alla loro lavorazione, che è fondamentale per certificare le parti per l'uso. L’istituto svilupperà gemelli digitali per parti AM realizzate con materiali per voli spaziali comunemente utilizzati per la produzione additiva, oltre a valutare e modellare nuovi materiali.

Somnath Ghosh, il professore Michael G Callas di ingegneria civile e dei sistemi presso la Whiting School of Engineering della Johns Hopkins University, fungerà da co-investigatore principale e co-dirigerà l'istituto, insieme a Rollett. Altri partner dell'istituto includono la Vanderbilt University, l'Università del Texas a San Antonio, l'Università della Virginia, la Case Western Reserve University, il Laboratorio di fisica applicata della Johns Hopkins University, il Southwest Research Institute e Pratt & Whitney.

L’Università del Texas ad Austin guiderà il Quantum Pathways Institute, focalizzato sul progresso della tecnologia di rilevamento quantistico per le applicazioni scientifiche della Terra di prossima generazione. Tale tecnologia consentirebbe una nuova comprensione del nostro pianeta e degli effetti del cambiamento climatico.

I sensori quantistici utilizzano i principi della fisica quantistica per raccogliere potenzialmente dati più precisi e consentire misurazioni scientifiche senza precedenti. Questi sensori potrebbero essere particolarmente utili per i satelliti in orbita attorno alla Terra per raccogliere dati sui cambiamenti di massa, un tipo di misurazione che può dire agli scienziati come il ghiaccio, gli oceani e l’acqua terrestre si muovono e cambiano. Sebbene la fisica e la tecnologia di base dei sensori quantistici siano state dimostrate concettualmente, è necessario lavorare per sviluppare sensori quantistici con la precisione necessaria per le esigenze scientifiche di prossima generazione durante le missioni di volo spaziale.