宇宙製造における3Dプリンティングとロボットの応用

現在、人類の宇宙探査に必要な宇宙船、衛星、その他の機器はすべてこのランドマークで製造され、ロケットによって宇宙に送り出されています。したがって、そのサイズはロケットの内部スペースと積載量によって大きく制限されます。しかし、NASAは原材料や製造設備（ロボットや3Dプリンター）を宇宙に送り、そこで需要に応じて製造するという実現可能な解決策を提案し、いくつかのプロジェクトを試み始めています。

最初のプロジェクトは、商業用ロボット組立・サービスインフラ（CIRAS）と呼ばれ、軌道上での大型構造物の製造と組立てを推進し、最終的にはNASAの太陽系探査という野心的な目標を達成するのに役立つことを目指しています。

CIRAS は、次世代の望遠鏡、太陽光発電伝送、通信プラットフォーム向けのロボット組み立て技術の開発を優先しています。 CIRAS は、20 メートルのロボットアーム (TALISMAN - 張力駆動型長距離宇宙内マニピュレーターとも呼ばれる) と精密ジギング組み立てロボットを介して精密測定と位置合わせを処理するためのリバーシブルジョイントの開発を開始しました。

TALISMAN は、宇宙ハードウェアの移送および組み立て作業に伴うコストと潜在的な人的被害を軽減するように設計されていますが、CIRAS のプロジェクトはそれだけに留まりません。

COSM Advanced Manufacturing Systems は最近、CIRAS チームに加わり、宇宙での自律組み立てアプリケーション向けの電子ビーム 3D 金属印刷システムを設計しました。 COSM は、大規模な商業、宇宙、航空宇宙アプリケーションのエンドユーザー向けに、インサイチュ計測と適応型プロセス制御を提供するシステムも開発しています。

COSM の創設者兼社長であるリチャード・コムナーレ氏は、「自律ロボット制御による宇宙での構造物の組み立てと製造は、もちろん非常に困難です。当社は、この用途向けの電子銃、光学系、ビーム制御および計測システムの開発に注力しています。」と述べています。

COSM の貢献は、NASA ラングレー研究センターの電子ビーム自由形状製造 (EBF3) プログラムでのこれまでの取り組みに基づいています。このプログラムでは、電子ビームを使用して、チタン、インコネル、アルミニウムなどの航空宇宙産業における金属 3D プリントの使用を推進しています。

CIRAS プログラムは Orbital ATK が主導しており、NASA の宇宙ロボット製造および組み立て (IRMA) プログラムに基づく 3 つのプロジェクトのうちの 1 つです。オービタルATK社のシグナス宇宙船は、3Dプリントされたロボットアームを搭載して2016年に国際宇宙ステーションに着陸した。

2つ目のプロジェクトであるMade In Spaceが主導する技術開発プロジェクト「Archinaut」も、3Dプリント技術を通じて宇宙で大型部品を製造・組み立てることができるハードウェアシステムを開発している。宇宙船を地球上で製造する場合、宇宙船の構造は折りたたまれ、宇宙に送り出された後に展開される必要があります。しかし、Archinaut は宇宙で直接製造できるため、この作業は必要ありません。十分な材料があれば、非常に大きな宇宙船を印刷できるでしょう。同時に、このアプローチにより、航空機の「スペース最適化」の必要性が軽減され、まったく新しい設計が可能になり、宇宙打ち上げコストが効果的に削減されます。さらに、将来的には、アップグレードが必要な衛星部品の製造・組み立てにも活用できる。

3つ目のプロジェクト「Dragonfly」はSpace Systems Loral（SSL）が主導しており、ロボット組み立てインターフェースと状況認識ソフトウェアを使用して衛星が軌道上で自動組み立てできるようにすることを目的としています。

これら 3 つのプロジェクトは、宇宙への打ち上げと商業化に向けた最終準備の前に、トラスのロボット操作や構造トラスの遠隔製造など、地上で広範囲にわたる検証を受けることになります。

NASA 室内ロボット製造および組立 (IRMA) プログラムは、NASA の宇宙技術ミッション局 (STMD) の技術実証ミッション (TDM) プログラムによって管理されています。

COSM の研究は、NASA ラングレー研究センターが Orbital ATK、NASA グレン研究センター、米国海軍研究所と共同で資金提供している。

さらに読む：「MIS は NASA と協力して宇宙 3D プリントおよび組み立てシステムを開発中」

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出典: 3Dサイエンスバレー

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