NASA: 3D プリントを使用して航空機の翼の着氷を研究

2019年8月28日、アンタークティックベアは海外メディアから、NASAの研究者が3Dプリント技術を使って航空機の翼の着氷問題を研究していることを知りました。

主なワークフローは、まずレーザー 3D スキャンによって航空機の翼に生成された氷の形状の高精度データを取得し、次に複雑な氷の形状を 3D プリントして、氷の形成と航空機への影響をより深く理解することです。

この研究は、NASA、連邦航空局（FAA）、フランス航空宇宙研究所（ONERA）、および米国のいくつかの大学が参加した5年間の共同研究プログラムの成果であり、そのデータは2020年に公表される予定である。

航空機の着氷問題を解決する

これまで、氷の形成に関する研究は、特殊な風洞で実際の氷を作成することに依存していました。極低温の水滴が翼などの航空機の部品に吹き付けられ、接触すると凍結します。これらの制御された条件下では、形成される氷の形状は自然界で形成されるものと一致します。その後、氷の形状が記録され、コンピューターシミュレーションを実行して、さまざまな氷の形状が航空機の空気力学に与える影響を研究します。

これまで、これらの形状を記録して分析するために使用されてきた方法は比較的単純なものでした。「私たちが最もよく使う方法は、熱した金属板を使って氷にスライスを切り、そこにボール紙を差し込み、鉛筆で氷の形の輪郭を描くというものだ」とNASAクリーブランド研究センター（GRC）の氷結技術者アンディ・ブローレン氏は語った。トレースの構造がかなり基本的なため、氷の形状の詳細は失われています。したがって、結果として得られるコンピュータコードは現実世界の現象を完全に表現することはできません。

研究者たちは長年にわたり、成形や鋳造などの古典的なプラスチック製造方法を通じて、より複雑な形状を人工的に製造し、測定しようと試みてきました。これらのモデルは航空機の表面に取り付けられ、風洞でテストされます。

△フランス航空宇宙研究所（ONERA）の風洞で航空機の翼の一部がテストされている
研究ツールとしての3Dプリント

NASAはすでに3Dプリンティングを利用して、宇宙ミッション用の化学センサー、ロケットエンジン、ソフトロボットを製造している。今回、同局は氷の形成とそれが航空機に与える影響をより深く理解するための研究ツールとして3Dプリントを活用している。

3D プリントの利点には、着氷を予測するのに役立つコンピューターシミュレーションツールの有効性の向上や、航空機の燃費向上と低価格化などがあります。さらに、高精度データにより、FAA は航空機の着氷管理能力を認証するための要件を調整できるようになります。現在、航空機は古い着氷研究データに基づいて追加の安全マージンを備えて設計されています。この変更により、航空機の安全性が向上し、航空機メーカーの開発コストが削減されます。

3D 着氷研究プロジェクトは、GRC の着氷風洞を使用して 2015 年に開始されました。「このプロジェクトを始めたとき、私たちには氷を3次元で測定し、それを忠実度の高い3Dプリンターで複製する十分な能力がありませんでした」とブローレン氏は語った。「さあ、やりましたよ。」

GRC の着氷風洞内で、チームは 3D レーザースキャナーを使用して、大きな翼部分に形成される氷の形状を測定しました。その後、航空機上の氷の 3D モデルがコンピューターで作成され、操作されました。精密な氷の彫刻はサービスプロバイダーによって 3D プリントされます。

研究は2018年末まで続けられ、フランスのONERAの風洞でテストが行われた。それ以来、研究者たちは技術論文やプレゼンテーションを通じて研究結果をまとめ、改良し、共有してきました。最終データは、5年間の契約が2020年5月31日に正式に終了した際に公表される予定。

△3Dプリンターで生成された複雑な氷の形状の例出典：3dprintingindustry

NASA: 3D プリントを使用して航空機の翼の着氷を研究

世界の3Dプリント材料市場は2022年に15億2000万米ドルを超える見込み

韓国のチームが8K QLEDテレビの50倍の解像度を持つ3Dプリントナノディスプレイ技術を開発

分析：3Dプリントはまだ普及していないが、製造業への影響は小さくない

構造用途向け 3D プリント亜麻繊維バイオ複合材料の展望

グルメ特典がまたやって来ます！ 3Dプリントキャンディーがドバイモールに正式に登場

RENCA は、従来のセメント代替品よりも持続可能なジオポリマー 3D プリントモルタルを使用した世界初の住宅を建設します。

「中国デザイン、世界印刷」の究極の繁栄を詳しく見る

Farsoon High-Tech 3D プリンティングがハルビン工業大学の新素材研究開発における数々の成果に貢献

ダブリン港は沿岸の海洋生物を保護するために3Dプリントされたコンクリートブロックを使用しています

金属印刷の新たなチャンス?米海軍、軍艦向け金属3Dプリントへの投資を増加

推薦する

3D プリント技術は自動化住宅建設に革命をもたらすでしょうか?米メディアがそう伝えた

これからは彼女に3Dプリンターを買う勇気は絶対にない

第31回日本勧業博覧会への参加方法と見学方法、トップ10展示会FAQ

Massivit 10000 複合モールド 3D プリンターが IBEX イノベーション賞を受賞

中国科学院物理化学研究所は、フェムト秒レーザー直接描画：マイクロナノ3Dプリント、より精密でマクロな3Dプリンティングの研究で継続的な成果を上げています。

【実践共有】ウェスティン会長呉国宝氏：3Dプリント製品の洗浄方法に関する誤解とその解決策

Structo は、アライナーの製造を自動化する 2 つの新しい mSLA 歯科用 3D プリンターを発売しました。

ミッドウェスト・プロトタイピング、3Dプリントサービス事業拡大のためテネレを買収

工業部品の大量生産を実現するため、BLTは新型金属加工機BLT-A400を発売

仁済病院が3Dプリント支援による初の複雑な頸椎変形・脱臼手術を完了

最も人気のある 3D プリント消費者製品 5 つ: 月ランプ、金色のドラゴン、インソール、肖像画、葉

韓国の科学者が3Dプリント技術を使って超小型発電装置を開発

EOS: 一酸化炭素レーザーにより高解像度の焼結3Dプリント技術が可能に

Wohlers最新レポート：世界の3Dプリント市場規模は417億人民元を突破！

従来の限界を打ち破る：極端な改造の達人と3Dプリント技術が自転車の未来を変える