NASA、HRL研究所の3Dプリントロケットエンジンセラミック部品の研究を支援

この投稿は、Little Soft Bear によって 2017-8-24 15:53 に最後に編集されました。

カリフォルニア州マリブに拠点を置く HRL ラボラトリーズは、ボーイングとゼネラルモーターズの合弁会社であり、センサーと材料、情報とシステム科学、応用電磁気学、マイクロエレクトロニクスを専門とする研究開発研究所です。 2016年、Antarctic BearはHRLが1400度を超える温度に耐えられる超強力なセラミック材料を3Dプリントする新技術を開発したと報じた。この技術はサイエンス誌に掲載されており、世界最先端の技術としての地位を確立しています。現在、この研究はNASAの宇宙技術研究基金から支援を受けており、HRLは耐熱セラミック製の3Dプリントロケットエンジン部品の開発を進めることができるようになる。

「高温セラミックは、従来の製造方法では複雑な形状を実現するのが困難ですが、3Dプリントはセラミック部品の外観を完全に変え、ロケットエンジンでの使用を進歩させることができます」とHRLの上級科学者兼プロジェクトマネージャーであるトビアス・シェードラー氏は語った。
HRL は紫外線を使用してプレセラミックモノマー（「プレカーサー変換ポリマー」）を硬化させ、急速にセラミックを形成します。これらのポリマーから作られたセラミックは均一に収縮し、多孔性がほとんどありません。また、形状が複雑なだけでなく、高い強度も示すミニグリッドやハニカム材料を形成することもできます。この高密度フォームセラミックは、推進部品、熱保護システム、多孔質バーナー、マイクロ電気機械システム、電子機器に使用できます。このセラミックは、極超音速機やジェットエンジンに使用され、離陸時の排気ガスによる加熱や高温に耐えられる小型部品を設計者が作成するのに役立つ可能性がある。

NASA の助成金により、HRL ラボラトリーズは 3D プリントセラミックスのアプリケーションの開発を継続し、製造コストと全体的なリードタイムを削減しながら、柔軟性と製造の容易さが向上した高性能部品を航空宇宙産業に提供していきます。
HRLはNASAとの協力を強化するため、NASAのツーソンに拠点を置く超小型衛星打ち上げ下請け業者であるVectorと緊密に協力します。後者は、セラミック 3D プリントに適した新しいロケットエンジンを探索することで HRL の製品開発活動を指導し、コラボレーションの進捗状況の記録として「3D プリント部品の性能改善評価レポート」を提供します。

NASAの資金提供により、HRL研究所は2年間の研究作業を行うことができ、その後、3Dプリントされたセラミック部品はアリゾナ州にあるベクターの施設発射センターで地上テストされる予定だ。高温セラミックスは、シリコン酸化物の融点（1728°C）を超える融点を持つセラミック材料の総称です。高温耐性、高強度、高硬度、優れた電気特性、熱特性、化学的安定性により、高温セラミックスは航空宇宙、原子力、電子技術、機械、化学工業、冶金などの分野で広く使用されています。
高温セラミックの融点は非常に高いため、3D プリントによるセラミック製品の製造はより困難です。しかし、セラミックは鋳造したり簡単に機械加工したりできないため、3D プリントはセラミックの加工における幾何学的柔軟性を飛躍的に高めます。 3D プリントセラミック、特に高温セラミックの応用は、付随する応用空間も開拓されることを意味します。 ”
HRL は、3D プリント後に焼成して高密度のセラミック部品を製造できるフォトポリマー/3D プリント可能な樹脂配合を発明しました。これは驚くべきブレークスルーであり、セラミック表面の機械加工や鋳造、かしめなしで、任意の多角形形状で強固かつ非弾性のセラミック部品の製造を可能にします。
この技術の画期的な意義は、これまでの典型的な3Dプリントセラミック技術では特に複雑な部品を製造できず、印刷物と同様にひび割れが発生しやすいという事実にあります。一方、セラミック 3D プリンターのほとんどは、「酸化物セラミック材料」の低融点セラミックの印刷に限定されています。 HRL が使用する精密ステレオリソグラフィープロセスにより、高密度で耐久性のあるセラミック部品を 3D プリントできます。
音速の10倍で飛行する超音速航空機に使用する場合、空気摩擦により、どの機体の表面も非常に高温になります。極超音速航空機を製造するには、シェル全体を高温セラミックスで作る必要があります。
HRLは現在、2種類のセラミックを3Dプリントできます。 1つは、航空機や宇宙船の耐熱パネルやその他の外部部品に使用できる、大型で非常に軽量な格子構造です。 1 つのカテゴリは、ジェットエンジンやロケットの電気機械システムやアセンブリで使用される、小型で複雑な部品です。
出典: 3D Science Valley 詳しく読む: HRL は 1400°C の高温に耐えられる超強力な 3D プリントセラミックを開発

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