衛星に使用された、これまでで最大の3Dプリント金属格子構造

衛星に使用された、これまでで最大の3Dプリント金属格子構造
多くの素晴らしい 3D プリント製品は、トポロジー最適化技術と切り離せません。例えば、少し前にAntarctic Bearは、エアバスが発売した世界初の3DプリントバイクLight Riderと、ROBOT BIKE CO(RBC)が設計したカスタマイズされた3Dプリント自転車について報道しました。格子構造は、3Dプリントでより頻繁に使用される構造です。格子構造の材料特性は、軽量、高強度比、高比剛性です。また、さまざまな熱力学的特性をもたらします。格子構造の超軽量構造は、耐衝撃/爆発システム、または放熱媒体、音響振動、マイクロ波吸収構造、駆動システムとしての使用に適しています。

ボーイングは、航空機の壁や床などの非機械部品に、格子構造を持つ超軽量の 3D プリント材料を使用しています。これにより、航空機の重量が大幅に軽減され、燃料効率が向上します。格子構造のユニークな特性と体積容量の小ささにより、格子構造と機能部品の設計の組み合わせは、積層造形がその可能性を実現するのに有利な領域であることが証明されています。そして今、ラティスのトレンドは徐々に衛星アプリケーションの分野にも吹き込んできています。

航空機に加えて、格子のもう一つの主な用途は宇宙探査です。宇宙用途では、使用する材料に高い強度、剛性、耐腐食性が求められます。最近、デンマークのコペンハーゲンにある基礎エンジニアリング会社 Adimant は、ヨーロッパ最大の衛星メーカーである Thales Alenia Space の衛星に使用するために、これまでで最大と言われる金属格子構造を印刷しました。

格子を内蔵したこの金属構造物の重量は1.7キログラム、体積は134×28×500mmと報告されている。 Thales Alenia Space 社がこの格子構造を印刷するための道のりは、決して平坦ではありませんでした。彼らが見つけた設計ファイルは大きすぎて複雑だったため、メーカーは巨大なモデルと終わりのないビルド ファイルの準備に悩まされやすくなっていました。

モデリングだけではありません。格子設計が複雑になると、特にチタン合金などの材料では、大きな残留応力が発生する可能性があるため、製造上の課題はさらに大きくなります。したがって、1 つの層が完成した後に、次の層に使用する材料が硬くなりすぎないように注意する必要があります。塗装が硬すぎると、残留応力による熱変形によって格子の微細構造がさらに破壊されやすくなり、新しく構築された構造がさらに損傷することになります。

△ 3D プリント部品のトポロジー最適化 Adimant の経験とソフトウェアにより、Thales Alenia Space がこれらの問題を解決するのに成功しました。 Adimant の創設者 Erik Andreassen 氏は、デンマーク工科大学の機械工学博士です。彼は、Adimant の主な能力は、完全な設計の自由度を利用して金属 3D プリントの利点を引き出すことだと考えています。トポロジー最適化であれ、ラティス構造であれ、金属処理とモデリングに関する深い知識は、物理的な実験と金属に関する長年の実践経験によるものです。これが Adimant の強みです。

タレス・アレニア・スペースは金属3Dプリントの積極的な導入者と言える。同社は2016年にKoreasat-5AとKoreasat-7衛星に最大のアンテナブラケットを採用した。このブラケットは粉末床ベースの金属レーザー溶融技術を使用して製造された。その寸法は447 x 204.5 x 391 mm、重量はわずか1.13 kgで、まさに軽量部品と言える。

△ 3Dプリント部品のトポロジー最適化。ポリライトや中国宇宙科学院などの国内企業も、格子モデリングと金属プリントで長年の経験を積んできました。複雑な格子構造は優れた製品性能を提供し、軽量部品の幅広い最適化空間を開拓できるため、アンタークティックベアは、より多くの国内企業がこの分野に参入すると考えています。

出典: 3D Science Valley 詳しい情報:
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