SAB Aerospace は DED 技術を使用してロケットエンジンのノズルを 3D プリントします

2024年9月27日、アンタークティックベアは、SABエアロスペース（SAB）がPrima Additiveの指向性エネルギー堆積（DED）技術を使用して、同社がこれまでに製造した中で最大かつ最も複雑なロケットノズルの1つである初のデモンストレーションモデルを製造したことを知りました。この象徴的な製品の発売は、SAB の「宇宙の未来を一歩一歩築く」というビジョンにも沿っています。
△DM3D Technologiesの積層造形SABロケットノズル。
SABAerospace は、DED 積層造形技術を活用することで、従来の製造技術では不可能な複雑な内部特徴を備えた大型部品を製造できます。これにより、製造プロセスが簡素化されるだけでなく、航空宇宙部品の設計と機能に新たな可能性が開かれます。
SAB Aerospace は、DED テクノロジーを搭載した Prima Additive のLaserdyne 795XL金属 3D プリンターを使用しており、比類のない速度、精度、効率で大型で複雑な部品を製造できます。このプリンターは 1 立方メートル以上の造形容積を備えているため、他の製造技術では実現が困難または不可能なカスタム仕様の作成が可能になります。
△ SAB は、新しい DED ベースの 3D 印刷技術を使用して、以前よりも迅速かつコスト効率よくノズルを製造できるようになりました (写真参照)。
SAB Aerospace は AVIO と提携し、ニッケルベースの高温合金材料であるインコネルシリーズを使用して金属 DED 3D プリントロケットエンジンノズルを開発しました。この組み合わせにより、ノズルは従来の設計よりも軽量かつ効率的になり、ペイロード容量を最大化する必要がある深宇宙ミッションにとって非常に重要です。
高性能ロケットエンジン用に設計されたインコネルは、高強度、優れた熱伝導性、優れたクリープ耐性を兼ね備えたニッケルベースの高温合金です。インコネルは、広範囲の温度と圧力に対する耐腐食性があるため、航空宇宙用途で好まれています。この特性は宇宙の過酷な環境において特に価値があり、宇宙ノズルの製造に最適な材料となっています。
SAB Aerospace が DED 積層造形法を使用して複雑かつ効率的な航空宇宙部品を作成する方法を学びます。これらの特性により、材料は高温での大きな応力と歪みに耐えることができ、また、優れた低サイクル疲労性能により材料の破損を防ぐことができます。インコネル合金は従来の合金よりも 40% 高い温度に耐えることができ、部品の性能と再利用性が向上します。

ニッケルベースの超合金であるインコネルファミリーは、その高い強度、均一な耐腐食性、応力亀裂に対する耐性、および 500° ～ 600°F (260 ～ 316°C) の水温における優れた孔食腐食耐性により、特に好まれています。さらに、高温、特に 1200° ～ 1400°F (649 ～ 760°C) での許容設計強度が高いため、この用途に最適な材料となっています。
SAB Aerospace ノズルのもう一つのユニークな特徴は、微細な内部チャネルを含む革新的な設計です。これらのチャネルは、ノズルの温度を維持し、厳しい動作条件下でのノズルの溶解を防ぐために不可欠です。何千もの個別に接続された部品を必要とする従来の製造方法とは異なり、SAB Aerospace のノズルは単一の部品として構築されます。これにより接続数が減り、製造時間が大幅に短縮されます。
航空宇宙企業が新しい合金と DED 付加製造の可能性をまだ評価している一方で、SAB Aerospace はすでにこれらの技術を採用しています。現在、同社は、より効率的で強力な宇宙ミッションを実現するための重要なコンポーネントである、軽量の積層造形合金ロケットノズルの開発に注力しています。こうした取り組みを通じて、同社は将来の宇宙探査のニーズを満たすだけでなく、それを上回る革新的で実用的なソリューションを生み出すことで業界をリードすることを目指しています。

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