図4は歴史的航空機器のメンテナンスにどのように使用されているか

出典: 3DSYSTEMS

アメリカ空軍 (USAF) は、保有する旧式の航空機、システム、機器の老朽化が進むにつれて、ますます困難なメンテナンスの課題に直面しています。この課題を解決するには、高速で信頼性が高く、長持ちするメンテナンスソリューションが必要です。業界の専門家や研究者は、従来の継続的なソリューションから新興テクノロジーに注目し始めています。

3D Systems の付加製造技術を使用して部品を迅速に交換し、オンデマンドで生産し、在庫を管理することは非常に優れたソリューションであり、現在慎重に評価されています。付加製造および 3D 印刷技術の研究、発見、創造、革新に取り組む組織である America Makes は、適切な移行初期メンテナンスオプションを適宜特定し、検討する取り組みを主導しています。 America Makes は、工場と航空物流の効率を改善し、空軍の即応性を確保することを目的とした、低コスト持続のための高度製造 (MAMLS) プログラムの第 3 フェーズに取り組んでいます。

Figure 4 プリンターによる部品交換の高速化

技術研究、開発、移行のリーダーとして世界的に認められているデイトン大学研究所 (UDRI) は、「低重要度コンポーネント向けの新しいプロセス技術」をテーマにした MAMLS プロジェクトを実施しています。具体的には、UDRI は、3D Systems の Figure 4 テクノロジーを活用した付加製造プロセスである「非接触リソグラフィーによる迅速な部品交換」を研究しています。この調査の目的上、重要度の低い部品には、電気コネクタ、ノブ、エラストマーグリッド、スペーサーなど、航空機に使用される部品が含まれます。
米国空軍の旧式航空機、システム、機器の大規模な艦隊が老朽化を続けるにつれ、メンテナンス作業はますます困難になっています。UDRI と 3D Systems は、MAMLS プロジェクトのフェーズ 1 と 2 に共同で参加しました。中心となるトピックは異なりますが、スペアパーツのメンテナンスに同様の重点を置いています。各プロジェクトは互いに独立していますが、以前のフェーズはフェーズ 3 の開始の基盤を築き、UDRI と 3D Systems に ALC の仕組みと ALC に求められるものについての実践的な理解をもたらしました。フェーズ 1 と 2 では、さまざまな部品に対する AM の使用事例を特定し、AM の使用方法と使用場所を明確にするのにも役立ちました。

旧式航空機の場合、AM は、旧式化、高い製造コスト、少量要件、元のツールの入手不可、不十分なドキュメント、またはその他の入手性関連の課題により製造できない部品に使用されます。

図 4 のような新しいテクノロジーによって実現される部品交換のスピードは、米国空軍などの機関に戦略的な維持イニシアチブを推進する機会を与えます。この研究プロジェクトの今後 2 年間で、UDRI とその協力者は、航空機のメンテナンスにさらに応用できるよう図 4 の開発に取り組みます。

スピードの必要性
3D Systems の Figure 4 は、非接触投影成形技術を使用するスケーラブルなモジュール式 3D 印刷プラットフォームです。図 4 は、シックスシグマの再現性 (Cpk>2) も実現しており、製造しやすい 3D 印刷技術となっています。

図 4 は、優れた解像度、高い再現性、非常に高速な速度で部品を印刷します。幾何学的精度に加えて、印刷速度と材料の適用性も重要です。耐久性のあるカスタマイズされたメンテナンス作業を 1 日で実行したいという要望は、航空機の準備態勢を改善し、即日ミッション使用を実現するために非常に魅力的です。

機能が確認される前に、UDRI は潜在的な問題を系統的に特定して解決し、図 4 のテクノロジが米国空軍、その他の国防総省 (DoD) 機関などに採用される道を開きます。

さまざまな分野の専門家が集まる
UDRI は先端材料、エンジニアリング、航空宇宙技術、構造物理学の分野で優れた実績を誇り、このプロジェクトを可能な限り包括的かつ効果的なものにするために外部の専門家と協力しています。 UDRI は、3D Systems と協力して、材料の開発、特性評価、後処理を行い、材料の性能を航空宇宙用材料の要件に合わせて文書化しています。これらの仕様は、機械的特性や環境特性から難燃性などの安全基準まですべてを網羅しています。 3D Systems は、既存のフォトポリマーをマッチングするか、新しいフォトポリマーを開発して、このプロジェクトで開発されているアプリケーションに材料を提供することで、UDRI と協力します。

ロッキード・マーティン・スペース・システムズとノースロップ・グラマンも、UDRI のテストコンポーネントの厳格な検査を実施し、結果を検証する重要な協力者です。 UDRI は、すべての軍事仕様、ALC、OEM パートナー認定に準拠した業界標準に従ってコンポーネントをテストしています。 UDRI の付加製造技術研究開発グループのリーダーである Timothy Osborn 博士によると、この共同の組み合わせは、他のプログラムよりも早く研究を実際のアプリケーションに進めるのに役立つ適切なテストマトリックスを表しています。

科学的な非接触投影成形技術<br /> プログラムの最初のタスクは、テストに必要な特定のコンポーネントを識別し、それらのコンポーネントに必要な材料仕様を概説することです。 UDRI は、スキャナーとリバースエンジニアリングソフトウェアを使用して、3D スキャンから CAD へのデジタル化ワークフローで印刷用のファイルを準備します。
UDRI は、3D スキャンから CAD へのデジタル化ワークフローを使用して部品をテストしています。印刷が完了すると、材料テストが開始されます。オッセン博士は、この研究により6か月間の記録で優れたデータが生成され、プロジェクトの完了時に最終報告書と空軍への勧告がまとめられるだろうと予測した。これらのアプリケーションにおける非接触投影プロトタイピングについては不明な点が多くありますが、この技術の速度と幾何公差には大きな期待が寄せられています。このプログラムを通じて、UDRI とその協力者は、より多くのアプリケーションを解放し、迅速な部品交換を実現することを計画しています。

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