成層圏ドローンから火星探査機まで：Yuanzhuのインテリジェント3Dプリント機器が宇宙探査を強化

はじめに：中国製の 3D プリント技術は、フランス国立宇宙研究センター (CNES) の宇宙研究プロジェクトで重要な役割を果たしてきました。これは、国際舞台における中国の付加製造技術の競争力を証明するだけでなく、世界の航空宇宙技術の発展を促進する上での中国の設備の大きな影響力を反映し、国際航空分野における中国の付加製造技術の応用の模範となるものである。

フランス宇宙機関（CNES）は、1961 年の設立以来、宇宙研究、宇宙ミッションの設計と運用、そしてヨーロッパと世界中での宇宙技術の開発促進に専念してきました。同局は近年、衛星組み立てのさまざまな段階で3Dプリント技術を広く採用している。

同庁の中核部門の一つである「実現・統合（RI）部門」は、衛星の組み立てと試験に注力しており、試験と組み立てを円滑に進めるために、統合フレーム、台車、昇降装置などさまざまなツールを開発している。 CNES は、これらのツールを効率的に製造するために、熱溶解成形 (FFF) 3D プリント技術を広範に活用し、最先端のポリマー材料を選択しています。 2014 年以降、需要の増大に伴い、CNES 付加製造研究所は急速に発展し、部品製造の需要増大に対応するために先進的な設備と技術を継続的に導入してきました。

△FUNMAT PRO 610HTの印刷サンプルこの開発プロセスにおいて、Yuanzhu Intelligentの3DプリンターはCNESにとって重要な選択肢となりました。 FUNMAT PRO 610HT は、CNES の宇宙研究に統合された最初の Yuanzhu インテリジェント 3D プリンターです。その優れた性能と安定性は CNES に高く評価されています。その後、生産能力をさらに強化するために、CNES は FUNMAT PRO 410 を含むいくつかの装置を導入しました。

△FUNMAT PRO 410 印刷サンプル
材料認証の課題を解決し、プロトタイプ製造の反復を加速します<br /> 振り返ってみると、CNES は従来の製造方法において多くの課題に直面しており、特にクリーンルームでの材料認証や衛星試験の難しさ、ツールの設計と製造サイクルの長さによって生じる効率のボトルネックなどがありました。 CNES は、積層造形技術の導入以来、迅速な試作と設計の反復に成功し、元々長かった製造プロセスを 1 日以内に短縮し、テストと衛星の組み立てプロセスを大幅に簡素化しました。

FUNMAT PRO 610HT の優れた性能により、CNES は衛星テストに必要な複雑なツールの製造に不可欠な PC、PEEK、PEI などのさまざまな主要材料を柔軟に使用できるようになりました。さらに称賛に値するのは、ESA 独自の PEEK-ESD などの特殊な材料を扱う場合でも、Yuanzhu Intelligence が提供する PEEK プロファイルを使用して効率的な印刷を実現するには、いくつかのパラメータを微調整するだけでよいことです。

△CNESのエンジニアはスライスなどのパラメータを設定している
CNES は、クリーンルームでの非構造用シンプルなツールから、熱サイクル、衝撃、振動、電離放射線などを含む複雑なテストサイクルでの大型構造ツールまで、さまざまなアプリケーションを開発しています。これらはすべて、打ち上げ前の包括的な衛星認定テストのために使用されます。これらのアプリケーションは、航空宇宙分野における 3D 印刷技術の無限の可能性を実証するだけでなく、CNES と Yuanzhu Intelligent の協力によって達成された実りある成果を浮き彫りにします。

3D プリント技術の注目すべき応用例の 1 つが、MMX 火星探査車プロジェクトです。このプロジェクトは、フランス国立宇宙研究センター（CNES）、宇宙航空研究開発機構（JAXA）、ドイツ航空宇宙センター（DLR）の三者協力の成果です。プロジェクト期間中、Yuanzhuのインテリジェント3Dプリント技術は、ローバー部品の作成、組み立て、テストに使用されました。この革新的な動きは、設計と製造の効率を大幅に向上させただけでなく、複雑な宇宙探査ミッションにおける技術的問題を解決するための新しい道を開き、航空宇宙科学技術の進歩を促進する3Dプリント技術の大きな可能性を実証しました。

△MMX火星探査車
極限環境の性能要件を突破し、成層圏航空機の開発を促進する

さらに、CNES は 3D プリント技術の応用範囲を積極的に拡大しており、成層圏ドローン部品の開発にそれを導入することに成功しました。成層圏無人航空機は、極めて高い高度の成層圏を飛行できる先進的な航空機であり、そのユニークな飛行高度により、通信中継や環境監視などの重要な分野を含むがこれに限定されない、幅広い潜在的な応用シナリオを持っています。 CNES は、3D プリント技術の強力な力を活用して、成層圏の極限環境における部品に対する厳しい要件を克服し、複雑な部品の精密製造を実現しました。

特に注目すべきは、成層圏ドローンの構造の主要コンポーネントが、FUNMAT PRO 610HT 3D プリンターの助けを借りて、高性能材料 PEI 9085 を使用して 1 回のパスで印刷されたことです。プリンターの大きな造形容積 (610 × 508 × 508 mm) と、高温熱システムによって提供される一定の 300°C チャンバー温度を組み合わせることで、精密な部品印刷に最適な印刷条件が提供され、印刷された部品の精度と品質が保証され、真空チャンバーや複雑なテスト環境における成層圏ドローンの極限の性能要件を満たします。

△PEI 9085で印刷されたドローンの主要構造。プロトタイプテストの重要な段階で、CNESの機械エンジニアは最新の設計の包括的かつ詳細な評価を実施し、その結果、その優れた性能が確認されました。同時に、選択された PEI 9085 材料も厳格なテストに合格しており、特に真空環境での漏れのない特性が検証されており、これは優れた光学性能を確保するために非常に重要です。 PEI 9085 は、空気漏れの抑制に優れているだけでなく、優れた強度対重量比と優れた耐熱性を備えているため、特に宇宙空間の過酷な条件に耐える必要がある部品を製造する場合、航空宇宙分野ではかけがえのない理想的な材料となります。

使いやすさと優れた印刷品質で顧客満足度を実現<br /> Yuanzhuのインテリジェント3Dプリンターの導入により、CNESの衛星やその他の宇宙船の組み立てプロセスにおける効率と柔軟性が向上するだけでなく、同機関の宇宙技術分野における革新と発展も促進されます。

CNES の機械統合マネージャーである Theodore Froissart 氏は、Yuanzhu Intelligent 3D プリンター、特にその優れた使いやすさと印刷品質を高く評価し、次のように述べています。「Yuanzhu Intelligent 3D プリンターの優れた使いやすさと高い印刷品質により、作業効率が大幅に向上し、直面している課題が完璧に解決されました。今では、印刷をクリックするだけで、Yuanzhu Intelligent の幅広い材料を簡単に使用できます。」Yuanzhu Intelligent のパートナーとして、CADvision の迅速な対応と高品質のローカルサポートにより、CNES のエンジニアは 3D 印刷技術を迅速に習得でき、作業効率の向上がさらに促進されました。

△CNESのエンジニアがFUNMAT PRO 610HTの印刷サンプルについて議論しています。将来、技術の継続的な進歩とアプリケーションの継続的な深化により、宇宙船の設計と航空宇宙産業における3Dプリントの中心的な地位はますます顕著になります。フランス国立宇宙研究センターは、積層造形能力を大幅に強化し、航空宇宙産業における 3D 印刷技術の革新的な応用を継続的に探求し、最適化することを目的とした一連の戦略的イニシアチブを積極的に計画し、推進しています。

Yuanzhu Intelligent は、3D プリント技術分野における CNES の重要なパートナーとして、優れた設備性能、安定した動作性能、継続的な技術革新により、CNES に強力な技術サポートとソリューションを提供しています。両者は、FUNMAT PROシリーズ3Dプリンターの航空宇宙プロジェクトへの応用が成功しただけでなく、端末部品の製造、材料の研究開発、プロセスの最適化、カスタマイズサービスにおいても緊密な協力を行い、常に技術的なボトルネックを打破し、応用範囲を拡大してきました。

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