目録: 2017 金属 3D プリント航空宇宙イベント

1. エアロジェット、3万ポンドの推力を持つバンタム3Dプリントロケットエンジンの点火に成功

またエアロジェットの話です。同社は5月に、3Dプリントされた液体燃料ロケットエンジン「バンタム」の点火に成功しました。推力は3万ポンドを超え、同社が3年前にテストした小型のバンタムエンジンの6倍の大きさで、小型の打ち上げロケットや低コストのハイエンド市場に最適です。

Bantam は、最初の設計から最終テストまでわずか 7 か月しかかかりませんでした。その構造は非常にシンプルで、インジェクターアセンブリ、燃焼室、スロートおよびノズルの 3 つの主要部品を溶接して構成されています。比較すると、典型的な 30,000 ポンド推力のロケットには、通常 100 個を超える部品があります。さらに、その製造コストは通常のロケットよりもはるかに低く、これはすべて 3D プリント技術のおかげです。

2. MITのナイロン3Dプリントロケットエンジンが点火テストに合格

4月に、MITの学生チームは3Dプリントしたロケットエンジンケースの点火テストに成功した。プロセス全体を通じて、エンジンは良好なパフォーマンスを発揮し、超音速の尾部炎を噴出させただけでなく（十分な推力を生成したことを意味する）、プリントされたシェルへの損傷はわずか数ミリにとどまりました。しかし、衝撃的なのは、エンジンハウジングに使用されている素材が金属ではなく、最も一般的なプラスチックであるナイロンだということです。

これは間違いなく、ロケットに関する私たちの常識的な理解を覆すものです。しかし、MITチームによれば、ナイロンを選んだのは他に選択肢がなかったからではなく、資金の制約のためだという。しかし最終的には、ナイロン（プラスチック）製のロケットエンジンが使用できることを証明するという、さらにエキサイティングな成果につながりました。

このエンジンは、現在最も強力なカーボンファイバー 3D プリンターメーカーの 1 つである Markforged の第 2 世代モデル Mark Two を使用して印刷されたことは特筆に値します。これが、点火テストに合格できた最も重要な理由かもしれません。このマシンにご興味がございましたら、Nanjixiong までお問い合わせください。メール: [email protected]、カスタマーサービス QQ: 392908259、公式 WeChat: 3125836244。

3. 米国のエアロジェットは、3Dプリントされたロケットエンジン部品の最大規模のテストに成功し、部品数を10分の1に削減した。

5月、エアロジェットはオハイオ州デイトン近郊のライト・パターソン空軍基地でRL10ロケットエンジンの高温燃焼試験を完了した。このエンジンの推力室部品は、レーザー焼結 (LS) 技術を使用して銅合金で 3D プリントされており、主に次のような多くの利点がもたらされました。

①コスト削減（具体的な数字は非公開）
②時間を大幅に短縮 - 従来の技術では数か月かかっていたが、現在は1か月未満で完了します。 ③部品構成を大幅に簡素化し、部品数を約20個からわずか2個に削減しました。

RL10 に加えて、エアロジェット社は、RS-25 ロケットエンジン (将来の宇宙打ち上げシステムで使用)、AR-1 ロケットエンジン (ロシア製の RD-180 ロケットエンジンに代わるものとして米国が 8 億ドルをかけて開発)、CubeSat 衛星の推進システム (NASA の委託) など、3D プリント技術を使用した他の多くの航空宇宙アプリケーションを現在またはすでに開発していることも特筆に値します。

4. ファルスーン・ハイテックの3Dプリントターボジェットエンジンローターが10万rpmのベンチテストに合格

2017年初頭、中国有数の3Dプリント企業である湖南華樹高科技は、中国国内のエンジンステーターとローター部品への3Dプリント技術の直接適用性検証に成功し、航空ターボジェットエンジンの製造技術のボトルネックを打破すると期待されています。ベンチテスト中、従来の技術で製造されたターボジェットエンジンのローター部品は100,000rpm未満の速度で破損しましたが、Farsoonの3Dプリントターボジェットエンジン部品はテストに耐えました。

ファルスーンハイテックは、新型エンジンターボポンプの開発を背景に、コア部品への3Dプリント技術の応用に関する研究を行ってきました。同社の3Dプリントステーターとローター部品は、ディスクシャフトブレードの統合アクティブ冷却構造設計、ローター部品のレーザー選択溶融の形状と特性制御などの重要な技術で画期的な進歩を遂げました。構造設計における従来のプロセスの制約から解放され、複雑で狭い内部チャネルのローター構造の設計と製造を実現し、同様の構造部品の熱交換と冷却効果が90％向上しました。
同時に、104℃/sを超える冷却速度でナノスケールのSi粒子が得られ、ワークピースの機械的特性が大幅に向上し、降伏強度が約1倍、引張強度が約50％増加しました。 3D プリントされたニッケルベースの合金ローター部品は、鍛造基準に匹敵する性能を備えています。
このテストの成功により、主要なエンジン部品の全体的な設計最適化に十分な技術的実証が得られ、高性能な主要な構造部品の迅速な製造が実現し、航空機エンジンの全体的な機械性能が大幅に向上しました。現在、ファースンハイテックは、より高速なテストプラットフォームを改造しています。次のステップは、航空機エンジンの全体設計を最適化し、性能を確保しながら部品と接合工程の数を大幅に削減し、エンジンの全体的な耐用年数を延ばすことです。
5. ロケットラボは、3Dプリントエンジンを搭載した世界初のバッテリー駆動ロケットエレクトロンの打ち上げに成功しました。

5月末、ロケットラボはニュージーランドで同社初（そして世界初）のバッテリー駆動ロケット「エレクトロン」の打ち上げに成功した。残念ながらロケットは予定の軌道に入らなかったが、ニュージーランドはロケットを宇宙に打ち上げることに成功した世界11番目の国となった。

エレクトロンは小型（直径1メートル、高さ20メートル未満）だが、最大5,000ポンドの推力を持つラザフォードエンジンを搭載し（上の写真、すべての主要部品は電子ビーム溶融技術を使用して3Dプリントされている）、大量の炭素複合材料を使用している。BMWミニクーパーよりも軽量であるため、強力な打ち上げ能力を持ち、330ポンドの衛星を地表から数百キロメートル上空の軌道に乗せることができる。さらに、打ち上げサイクルは非常に短く、打ち上げコストも非常に低く、1回あたり「わずか」約500万ドルで、現在の平均よりもはるかに低くなっています。

▲ラザフォードエンジンの第1段と第2段のスラスタ
▲ラザフォードエンジンの構造図<br /> そのため、エレクトロンは年間最大100基の衛星打ち上げを達成すると予想されており、現在の世界の衛星打ち上げ市場を完全に変え、有人宇宙産業の発展を加速させるでしょう。これが、エレクトロンが数年前の誕生以来、資本に支持されてきた理由です。実際、同社は2か月前にシリーズDの資金調達でさらに7,500万ドルという巨額の資金を調達した。これにより、これまでに総額1億4,800万ドルの投資を受け、時価総額は10億ドルを超えました！

6. サフランの3Dプリント金属タービンノズルが欧州航空安全認証を取得し、重量を35%削減
フランスの著名な航空宇宙・防衛企業サフランは6月、レオナルドAW189ヘリコプターの補助動力装置（APU）の主要部品の一つである3Dプリント金属タービンノズルの飛行認証を欧州航空安全機関（EASA）から取得した。これは、サフランが将来的にこのノズルを他のタービンモデルにも使用できることを意味し、また、3D プリントが実際に高応力部品の製造に信頼できる技術であることを改めて証明しています。

3D プリントされたノズルを詳しく見てみましょう。これは eAPU60 タービンの中心的なコンポーネントです。選択的レーザー溶融 (SLM) を使用してプリントされたニッケル合金で作られており、-75.5°C から 45°C の環境で正常に動作し、スタータージェネレーターとジェネレーターの組み合わせを駆動します。 3Dプリント技術の採用により、部品数は当初の8個から現在の4個に削減され、重量も35%削減されたため、eAPU60は同様のタービンの中で最高の推力対重量比を実現し、一石二鳥と言えるでしょう。

サフランは、この3Dプリントノズルを他のタイプのタービンに使用するための検証を継続することを明らかにした。成功すれば、ダッソー・システムズ（フランスの航空機メーカーであり、世界有数の軍用機メーカーの1つ）のファルコンFX（上）とボンバルディア（カナダを拠点とする国際輸送機器メーカー）のグローバル7000（下）の2機の小型ジェット旅客機に正式に搭載される可能性がある。さらに、このコンポーネントを2019年または2020年に発売される予定のハイブリッドAPUエンジンに統合する可能性もあります。

7. アリアングループのアリアン6ロケットエンジンのノズルヘッド部品の数は248個から1個に減少した。

アリアン 6 は、エアバスとサフランの合弁会社であるアリアングループが欧州宇宙機関 (ESA) の依頼で開発した新世代の打ち上げロケットです。ヨーロッパがより競争力のある低コストで宇宙探査を実施できるよう設計されています。最大のハイライトは、ノズルヘッドがニッケルベースの合金 (IN718、耐高温・耐腐食性) で 3D プリントされており、部品数が当初の 248 個からわずか 1 個に削減されたことです。これにより、コンポーネントのパフォーマンスが向上するだけでなく、製造時間が大幅に短縮され、コストも削減されます。

このノズルヘッドはドイツのEOS 3Dプリンター製とのこと。最大122個の燃料ノズルを備え、基板とフロントパネルが一体化している。一体化を実現したほか、重量も25%軽量化され、コストも削減されました。

8. モナッシュ大学はプロジェクトXロケットエンジンの3Dプリントとテストをわずか4ヶ月で完了した

9月、オーストラリアのモナッシュ大学のエンジニアチームが3Dプリントロケットエンジン「プロジェクトX」のテストに成功した。このエンジンは、設計から3Dプリント、組み立て、最終テストまでわずか4か月しかかかりませんでした。これはエアロスパイク設計に基づいており、従来のロケットエンジンを逆転させた新しい構造を採用しています。

9. 米国連邦航空局は、3Dプリント航空アプリケーションの開発を促進するための戦略ロードマップを発表した。

10月、米国連邦航空局（FAA）は初めて「積層造形（3Dプリンティング）戦略ロードマップ」の草案を公開し、企業に対し、既存のさまざまな3Dプリンティング技術を全面的に実践するよう勧告した。このロードマップは、3Dプリント製品とプロセスの認証、3Dプリント機器とコンポーネントのメンテナンス、3Dプリントの研究開発、3Dプリントに関する教育とトレーニングを網羅した、いくつかの重要な法的および規制情報を提供しており、非常に価値があると言えます。

▲複数の3Dプリント金属部品を搭載したGEの新型航空機エンジンT901-GE-900が試作テストを完了<br /> これまでに、FAA はゼネラル・エレクトリック (GE) の LEAP エンジンの 3D プリント燃料インジェクターや、アクロン大学が航空整備・エンジニアリング・サービス (AMES) と共同で開発した 3D プリント保守システムなど、多数の 3D プリント金属航空部品を認証しています。さらに、そのような認証の数は急速に増加しています。これは、航空分野では 3D プリント技術が止められない速度で成長していることを示しており、FAA がロードマップを作成した理由でもあります。

良いニュースとしては、FAA のワシントン本部がこの 3D プリント航空戦略ロードマップを検討していることです。したがって、これはまもなく誰もが利用できるようになると信じており、これは間違いなく航空分野における 3D プリント技術の応用と開発の促進に役立つでしょう。 Antarctic Bearでは今後も注目し、ルートマップが完成次第、皆様に提供していきますので、お楽しみに！

10. ゼネラル・エレクトリック（GE）は、より軽量で強度が高く、燃費が35%低い2つの新しい3Dプリントエンジンの初テストを完了した。

ゼネラル・エレクトリック（GE）の子会社であるGEアビエーションは10月、米陸軍と協力し、同社が開発した世界初の「未来型経済タービンエンジン（FATE、上）」の試験に成功した。このエンジンは、最も要求の厳しい用途向けに設計されており、3D プリントされたタービンが取り付けられています。

FATEは、現在の主流エンジンと比較して、耐熱性と負荷性に優れ、寿命が20％長く、燃料消費量が35％低く、生産およびメンテナンスコストが45％低く、パワーウェイトレシオが80％高いなど、多くの点で優れています。これらには、デザイン自体の改良に加え、3Dプリント技術も重要な役割を果たしました。さらに、このエンジンには高度な制御技術、アルゴリズム、センサースイートも統合されており、航空機の性能を効果的に向上させます。

一方、GE Aviation は、陸軍の改良型タービンエンジンプログラム (ITEP) をサポートするために設計された別のターボシャフトエンジンプロトタイプ、T901-GE-900 (上の写真) のテストに成功しました。このエンジンは、FATE と同様に、高温材料と 3D プリント部品を使用しています。これらの部品は、従来の技術で作られたものよりも軽量で、耐久性が高く、複雑です。その結果、T901-GE-900 は大幅に軽量化され、燃料効率が向上し、軍の性能要件を満たすか上回るようになりました。

最終的に、T901-GE-900 プロトタイプのテストは 6 か月間続きました。そして、そのパフォーマンスは ITEP プロジェクトの要件をはるかに上回ります。そこでGEアビエーションは、マサチューセッツ州とオハイオ州の施設で残りのコンプレッサー、燃焼器、タービン部品のテストを継続すると発表した。

11. 中航商用飛行機エンジン有限公司は、3Dプリント技術を使用して国産大型旅客機ジェットエンジンCJ-1000Aの開発に成功しました。

12月、工業情報化部の公式サイトは、国産大型旅客機ジェットエンジンCJ-1000A開発プロジェクトが概念設計審査に合格したと発表した。このエンジンは、中航商用飛機エンジン有限公司（以下、商用飛機エンジン有限公司）が開発した高バイパス比ターボファンエンジンで、中国名は「長江」。2022年に国産大型航空機C919に正式搭載される予定。開発には3Dプリント技術が広く活用された。

2014 年 12 月 25 日、Shangfa Company は初の 3D 印刷装置として、ドイツの EOS 社製 M280 選択的レーザー溶融 3D プリンターを発表しました。翌日、それを使用して最初のデバッグサンプル (エンジン燃焼室ノズルアセンブリ内のメインボルテックスジェネレータ) を印刷しました。この部品の複雑さは、壁にΦ1.4mmの傾斜穴が多数あり、中空構造になっていることにあります。従来の精密鋳造プロセスでは、多数の工具と金型が必要で、生産サイクルは1か月を超えますが、3Dプリント技術の助けを借りれば、わずか16時間で済みます。

12. NASAがロケットエンジンをテスト：これまでで最大の3Dプリント金属部品を搭載し、溶接箇所を78％削減

12月、3Dプリントの熱心な取り組みを行っているNASAは、今年最後のRS-25ロケットエンジンの点火テストを無事に完了した。このエンジンはNASAがスペース・ローンチ・システム・プロジェクト（SLS、2022～2023年打ち上げ予定）のために準備したもので、エアロジェット・ロケットダイン社が開発し、3Dプリント部品を多数使用。これまでに16基が完成している。このテスト中に、NASA は新しい 3D プリント部品である Pogo アキュムレータを設置しました。そして期待通り、400秒間の超高温テストにも耐えました。

ポゴ・アキュムレーターは、エアロジェットがこれまでに3Dプリントしたロケットエンジン部品の中で最大のもので、ロケットの外殻を損傷する可能性のある燃料燃焼による振動を減衰させるために使用されます。これは選択的レーザー溶融（SLM）技術を使用して 3D プリントされたもので、従来のプロセスで製造されたものと比較して溶接の数が 78% 削減されます。

最後に、かなり衝撃的なビデオの完全版を見てみましょう。

目録: 2017 金属 3D プリント航空宇宙イベント

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