中国の航空宇宙産業は画期的な進歩を遂げた。3Dプリント部品の重量は3kgから600gに減り、80%の軽量化に成功した。

この投稿は、Little Soft Bear によって 2017-2-8 10:43 に最後に編集されました。

ラティス/格子構造は、その軽量性と高い強度比により、徐々に航空宇宙製品の設計において人気が高まっています。アンタークティック・ベアは以前、デンマークの企業アディマントが3D金属印刷技術を使用して、重量1.7キログラム、寸法134×28×500ミリのこれまでで最大の金属格子構造物を製造したと報じた。これは、欧州最大の衛星メーカーであるタレス・アレニア・スペースの衛星に使用されている。

最近、中国宇宙科学院は金属3Dプリント技術により、マイクロユニットエンベロープ（格子構造）構造を採用した軽量航空機構造の開発に成功しました。この構造のサイズは、タレス・アレニア・スペースの衛星に使用されている金属格子構造のサイズを超えています。これは、成形サイズ制限、薄壁構造、マイクロユニットエンベロープ構造などの主要技術における国内金属選択溶融3Dプリンティングにおける大きな進歩を示しています。今日は、この航空機構造の真の姿を明らかにするだけでなく、その背後にある技術的な困難についても明らかにします。

図1：機体フレーム形状この機体構造はチタン合金を用いて開発・製造されており、包絡線サイズは長軸と短軸が550～700mmの交差楕円構造となっている（外観を図1に示す）。従来の製造プロセスを使用すると、部品の内部は固体構造しかできず、重量は 3 キログラムにもなり、軽量化設計の要件を満たすことができません。

軽量化の目標を達成するために、設計者は部品設計の最適化の過程で独創的に軽量設計を採用し、元のソリッド構造をマイクロユニットのエンベロープ構造に置き換えました。この構造の理論上の重量は、ソリッド構造の重量よりもはるかに低く、最終的に、このような大きな部品の質量はわずか600グラムを超えます。格子構造の不思議な魅力に驚かされるばかりです（内部構造は図2に示されています）。

図2：航空機のフレーム構造従来の製造プロセスではこのマイクロユニットのエンベロープ構造の製造は実現できないため、金属3Dプリント技術を採用することで航空機構造の開発に成功しました。部品の重量はわずか600グラム強で、従来の製造プロセスに比べて約80％軽量です。このチタン合金部品の本体密度はわずか1g/cm3で、水の密度に相当します。軽量化効果は極めて顕著で、サイズ面で大きな進歩を遂げた格子型軽量航空機構造部品です。ご存知のとおり、航空機は通常、多くの複雑な部品で構成されていますが、これはそのうちの 1 つにすぎません。より多くの部品、特に大型構造部品に格子構造や金属3Dプリントが実現できれば、打ち上げ時の燃料コストを大幅に節約できます！これは間違いなく、航空宇宙分野における金属 3D プリントの応用における画期的な出来事です。

この航空機構造の形成に使用された金属3Dプリント技術は、レーザー選択溶融成形技術であることが分かっています。レーザー選択溶融成形技術により成形された部品は、密度が良好で、高精度の複雑で特殊な形状の金属部品を成形できます。緻密な構造と優れた総合性能により、国内外で広く認知され、一定の商業的応用もされています。
プロジェクトに関係する専門家によると、この構造部品を形成するためにレーザー選択溶融技術を使用する背景には、次のような技術的な困難があるという。

1. 航空機の構造は大型で、外皮は薄く、厚さは0.5mm未満であり、内部はマイクロユニット構造であるため、構造寸法精度が厳しく要求されます。
2. レーザー選択溶融プロセス中、温度勾配によって発生する熱応力により部品が変形するリスクがあります。
3. エンベロープはマイクロユニット構造を完全に包み込んでおり、サポートを追加することで吊り下げられたエンベロープスキンの形成を保証することは不可能です。
4. 部品の全体サイズが大きく、国際的な金属 3D プリントメーカーの一般的な設備の成形サイズ制限を超えています。
5. 重量要件は厳しく、実際の重量はモデルの理論重量の 3% を超えてはなりません。

中国宇宙科学院は、優れた性能と高密度を備えた軽量の航空機構造部品を得るために、多数のプロセス研究実験を実施し、大型薄肉マイクロユニットエンベロープの設計において豊富な経験を蓄積してきたと報告されている。請負業者である新京河チームは、技術研究を重ねた後、金属3Dプリント技術を通じてこの大型3Dプリント軽量航空機構造部品製品の開発に成功し、構造部品の軽量化製造問題を一挙に解決しました。

出典: 3D Printing World 詳しい情報:
3Dプリントが中国の航空宇宙産業の3Dプリント産業化を助け、新たな機会をもたらす
宇宙探査のための 3D プリント: 宇宙船製造の未来

中国の航空宇宙産業は画期的な進歩を遂げた。3Dプリント部品の重量は3kgから600gに減り、80%の軽量化に成功した。

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