ロケットラボは90トンの3Dプリンターを使用して「世界最大」の炭素複合材ロケットを製造

2024年10月22日、アンタークティック・ベアは、カリフォルニアの宇宙打ち上げ会社ロケット・ラボが90トンの3Dプリンターを使用して「史上最大の炭素複合材ロケット構造」を建造していると発表した。

ロケット・ラボの3Dプリンターは、カスタム自動繊維配置（AFP）マシンであり、この種のシステムとしては世界最大規模であると伝えられている。アメリカのエレクトロインパクト社が製造したロボット式3Dプリンターは、高さ39フィート（12メートル）あり、1分間に328フィート（100メートル）の連続炭素繊維複合材料を敷設することができる。
ロケット・ラボは、メリーランド州ミドルリバーのスペース・ストラクチャーズ・コンプレックスに大型のAFPマシンを設置した。この機械は、同社の再利用可能な中性子打ち上げロケットの主要な複合構造をすべて自動的に製造するように設計されています。これらの構造物には、91 フィート (28 メートル) の中間段およびフェアリングパネル、直径 22.9 フィート (7 メートル) の第 1 段、および直径 16.4 フィート (5 メートル) の第 2 段タンクが含まれます。

ロケット・ラボによれば、従来の手作業による方法では第2段ドームの建造に数週間かかるが、AFPの機械ではわずか24時間で完成できるという。 AFP 技術をロケット構造の構築に利用することで、15 万時間以上を節約できると予測されています。
ロケット・ラボの創設者兼CEOであるピーター・ベイカー卿は次のようにコメントしています。「世界最大の炭素複合材ロケットを建造するにあたり、世界初の炭素複合材繊維配置機が必要になるのは当然です。当社独自の飛行実証済みの炭素複合材技術、付加製造、自律ロボット技術を組み合わせて、ニュートロンの打ち上げ周期だけでなく、宇宙船顧客の電子機器や炭素複合材構造もサポートできる速度で大型航空宇宙部品を設計・製造します。」
RocketLab の 90 トン自動ファイバー配置 (AFP) マシン。写真提供：Rocket Lab。
3Dプリントで世界最大規模の炭素複合材ロケット
AFP マシンは横方向に 98 フィート (30 メートル) 移動でき、構造が完全に製造されるまで、さまざまな方向に炭素繊維パネルを層ごとに敷き詰めていきます。このシステムの高速性は、数千平方メートルの広さがあり、数百層の炭素繊維を特徴とするロケットラボの大型打ち上げロケット部品の製造にとって極めて重要です。

Rocket Lab の巨大 3D プリンターには、自動リアルタイム検出システムも搭載されています。このシステムは製造プロセスを監視し、レイアッププロセス中に積層炭素複合材料全体の欠陥を検出できます。欠陥が見つかった場合、システムは次の層を追加する前にオペレーターに問題を自動的に警告します。これにより、Rocket Lab の中性子放出装置の品質に対する信頼がさらに高まり、航空宇宙産業の厳格な基準を満たすことが可能になります。
AFP マシンは、その印象的なサイズにもかかわらず、大規模なアプリケーションに限定されません。また、Neutron 用の小型炭素複合構造を 3D プリントするためにも使用されます。再利用可能なロケットは、13,000kgの積載物を低軌道に運ぶことができ、衛星基地局を宇宙に運ぶために設計されている。
ニュートロンは来年初めて打ち上げられると報じられており、世界初の中型炭素複合材ロケットとなる予定だ。このロケットは、Rocket Lab 社の新しい 3D プリント再利用可能ロケットエンジン「Archimedes」を搭載しています。これは、電子ビーム溶融（EBM）技術を使用して製造された同社の前世代の3Dプリントラザフォードエンジンに代わるものです。
RocketLab は、Neutron に加えて、3D プリントされたエンジン駆動の Electron ロケットの第 1 段やその他の宇宙で実証された炭素複合構造の製造にも AFP システムを使用しています。これらには、宇宙船用のパネルとアセンブリ、太陽電池パネルの基板、炭素複合材の主要構造と燃料タンク、およびその他の顧客の航空宇宙プログラムが含まれます。

付加製造により宇宙ロケットの生産能力が向上<br /> 宇宙ロケットの製造では、付加製造がますます利用されるようになっています。今年初め、NASAのポール・グラドル氏は3D Printing Industryに対し、金属3Dプリントは「ロケットエンジンの開発と製造に大きな役割を果たす」と語った。
先月、イーロン・マスク氏のロケット会社SpaceXは、Velo3Dと500万ドルの3Dプリンターライセンス契約を締結したと発表した。この契約は、SpaceXに3Dプリンターを提供するという以前の契約に続くものである。注目すべきは、同社がラプターエンジンの製造に付加製造技術を活用していることです。マスク氏は最近、同社が「最先端の3D金属印刷技術」を有していると主張した。
今年初め、中国のLandspace Corporationは、再使用可能なSuzaku-3 VTVL-1ロケットの試験発射と着陸に初めて成功した。伝えられるところによると、このロケットはBLT社の金属3Dプリント技術を使用して製造された一連の付加製造部品を使用しているという。これらの部品には、ジョイント要素、イグナイターブラケット、複雑なフリーボディセクションが含まれます。 3D プリントされた宇宙ロケット部品は、全体的な製造時間を大幅に短縮し、納品を迅速化し、迅速な開発反復をサポートすると言われています。
ポリライト 3D プリンターは、中国の航空宇宙企業である東方宇宙の Gravity-1 Y-1 商用打ち上げロケットの部品の製造にも使用されています。「世界最大の固体ロケット」と評されるグラビティ1のさまざまな部品は、BLTのレーザー固体成形（LSF）技術を使用して製造されました。これらの部品を3Dプリントすることで、加工の難しさ、生産サイクルの長さ、材料利用率の低さなど、従来の製造方法の問題点を克服できると報告されている。

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