宇宙産業のための3Dプリンティング
プロトタイプから発射台まで - 革新的な技術を前進させる
宇宙推進、衛星部品、ロケットエンジンなどのアディティブ・マニュファクチャリング
宇宙船や人工衛星は、常に新しく先進的な技術に依存してきました。今日、最も重要性の高い部品でさえも、新たな設計と製造の機会を開いているのは3Dプリンティングです。3Dプリンティング技術は、航空宇宙産業の厳しい要件を満たしながら、全体としてコスト効率を維持できるという知識を武器に、宇宙産業に参入する若い企業が増えています。
スピードと効率を重視
特に、急速に成長している商業宇宙分野の市場では、試作品や少量生産の製造能力が決定的な役割を果たします。航空宇宙部品には、多くの場合、極めて顧客固有の要件があり、これは、アディティブ・マニュファクチャリングが提供する可能性と完全に一致します。
アディティブ・マニュファクチャリングはまた、銅合金のような従来では加工が非常に困難で高価なカスタム材料の使用を可能にします。
EOSが最適なパートナーである理由
衛星ロケットの場合、ほとんどの企業が複雑、すなわち製作が困難な部品を製造するための金属ベースの製造工程を探しています。
- EOSは、信頼性、再現性、コスト効率に優れた最高品質の部品を製造する粉末床ベースの製造技術であるダイレクトメタルレーザー凝固（DMLS）用のシステムと材料を提供するリーディングカンパニーです。
- EOSは産業用3Dプリンターで最大の導入実績があるため、業界はEOSのソリューションを信頼しています。
- 厳しい使用条件下では、優れた素材が要求されます。EOSは、銅やチタンを含む、最適な製品特性のための金属材料の包括的な選択肢を提供しています。
- 私たちは、EOSエコシステムにより、能力を集約した多層ネットワークの一員で、アイデアから設計、生産、後加工、完成品に至るバリューチェーン全体を通じて、顧客固有の製造ソリューションを実現する能力があります。
- 設計の自由度は常にAMの指針の1つであり、従来の製造プロセスでは不可能だった部品構造や用途を可能にしてきました。EOSとHyperganicのパートナーシップは、このアプローチを宇宙推進部品のために次のレベルに引き上げます。
宇宙での主な用途
EOS成功事例
気象データ、通信、全地球測位システム、全地球写真、地図など、小型衛星を活用するサービスや、場合によっては完全に小型衛星に依存するサービスが増えています。これらの超小型衛星を軌道に投入するには、小型のロケットが必要です。こうしたロケットに対する市場の需要は着実に高まっています。ここ数年、この「ニュー・スペース」産業は、さまざまな新興企業や開発に特化した企業によって急速に花開いています。最も効率的なエンジンで最大のペイロードを宇宙に打ち上げることに成功した企業が、競争を制することになります。
アディティブ・マニュファクチャリングは、最適なエンジン設計を維持しながらコストを低く抑えるための重要なアプローチですが、これはエンジンを3Dプリントで一体化できる場合にのみ有効となります。
ロケットエンジンの3Dプリンティング
3Dプリンティングは、ロケットエンジンを製造する際に決定的な利点をもたらします。さらに、パーツの機能を完全に再構築し、再発明することができます。例えば、燃焼室に一体型の冷却チャネルを組み込んだり、複数のパーツを1つのオールインワン設計に統合したりすることができます。
「EOSとAMCMの支援を受けて、米国の新興企業LAUNCHERは、小型から中型のペイロードをこれまで以上に効率的に宇宙に打ち上げることに取り組んでいます。その成果として、斬新で革新的なロケット設計や、単一の部品として積層的に製造されたこれまでの世界最大のロケットエンジンがあります。」
エンジンは、標準的なロケット設計に基づいていますが、最適な冷却のために内部リブが拡張されています。LAUNCHERは、3Dプリンターの恩恵で、この新しいエンジンを迅速かつコスト効率よく構築し、テストし、さらなる開発を進めることに成功しました。
3Dプリントされた世界最大の一体型ロケットエンジン
障害となったのは、造形容積の大きさと難しい材料特性だった。EOSのグループ会社で、顧客の要望に合わせた専用機を提供するAMCMは、この難題を引き受けました。
「AMCMのM4Kマシンで銅合金から3Dプリントされた燃焼室は、液体ロケットエンジン用の単一ピース燃焼室としては世界最大です。」
チャンバーの高さは86 cm（34 in）、出口ノズルの直径は41 cm（16 in）です。
このブースターは最近、E-2ブースターの開発・試験プログラムを加速させるために開催された米空軍スペース・ピッチ・デーで150万ドルの賞金を獲得しました。最初の大規模な試験運転はすでに計画されています。
アニメーションは、付加製造部品と従来工法で製造された部品で構成された燃焼室全体を示しています。
「従来、この種の部品を製造するには、カスタムマシンに数百万ドルの投資が必要でした。現在、3Dプリンティングでは、燃焼室、ノズル、ネックを一体化してプリントするオプションがあります。この進歩のおかげで、私たちの仕事はかつてないほど簡単になりました」
Max Haot | 創設者 | Launcher
EOS成功事例
アリアン6ロケットエンジン用噴射ヘッド
ArianeGroupは、新しいAriane 6ロケットブースターの重要なエンジン部品を製造するために産業用3Dプリンティングを選択しました。EOS Additive Mindsチームと協力し、リスクを分析し、コストを見積もり、レイアウト設計やフロー計画を含む製造プロセスを最適化しました。
このコラボレーションは素晴らしい結果をもたらしました：
- -2165時間の生産時間短縮
- -50％のコスト削減
- -247の部品を1つの部品に削減
- 機能統合
詳しくは以下のビデオをご覧ください。
「アリアンプログラムでは、当社の革新的な強みとEOSの専門知識が組み合わされています。私たちは協力して、ロケットエンジンの噴射ヘッドを付加製造する準備を進めています。その結果、生産時間が大幅に短縮され、コストが50％削減されます。」
Dr.-Ing. Steffen Beyer｜生産技術-材料・プロセス部門責任者｜ArianeGroup
