ヨーロッパ最大の衛星にプロ仕様の3D金属プリント部品が使用される

この投稿は Little Soft Bear によって 2016-8-15 15:56 に最後に編集されました。

付加製造技術は長い間、金属加工業界で話題を独占してきました。「第三次産業革命」をもたらすとも言われるこの3D金属プリント技術は、物理的な部品の製造方法に大きな変化をもたらし、金属部品の製造モデルが根本的な変革を遂げたことを示しています。この移行において、または従来の機械加工と積層造形を組み合わせたハイブリッド製造プロセスにおいて、積層造形技術がますます重要になっています。

タレス・アレニア・スペースの最新ニュース：航空宇宙産業においてヨーロッパで最も先進的かつ総合的な航空宇宙企業であるタレス・アレニア・スペースとフランスの3Dプリントサービス企業Poly-Shape SASは、韓国の新しい通信衛星Koreasat-5AとKoreasat-7に積層造形部品を提供する提携を結び、3D金属プリント技術がデジタル製造方法の革新的な推進力であり先駆者であることを改めて確認しました。

報道によると、Koreasat-5AとKoreasat-7のアンテナブラケットは、粉末床ベースの金属レーザー溶融技術を使用してヨーロッパで製造され、軌道に送られた部品としては史上最大量となる予定だ。寸法は 447 x 204.5 x 391 mm3、重量はわずか 1.13 kg で、まさに軽量なコンポーネントです。しかし、タレス・アレニア・スペースにとって、本当の課題はコンポーネントのサイズにあります。この部品は、フランスのPoly-Shape SAS社が積層造形法を用いて製造した超大型工学部品で、地上基地との通信用アンテナのベースブラケットとしてKoreasat-5AとKoreasat-7に搭載される予定だ。 Poly-Shape SAS は 3D プリントの専門企業であり、プロトタイピング、3D 金属プリント、組み立ての分野で航空宇宙産業の著名なパートナーです。

軽量構造とコスト削減が主な利点です

宇宙用途では、強度、剛性、耐腐食性に優れた材料が必要となるため、Thales Alenia Space 社はこの積層造形部品に AISi7Mg 合金を選択しました。コンポーネント検証プロセス中に、積層造形された完成コンポーネントは 1% 未満の低い多孔性を示し、最終的に Thales Alenia Space の動的テストに合格しました。フローレンス・モントレドン氏は次のように語っています。「付加製造の効果は顕著です。従来の構造と比較して、バイオニック付加製造構造は 22% 軽量です。さらに重要なのは、生産効率が大幅に向上し、コストが 30% 削減されることです。」

コンセプトレーザーの大型機械とシステム
Poly-Shape には、さまざまな造形サイズを備えた 28 台の 3D 金属印刷機があります。現在、3Dプリントにアルミニウム合金粉末を使用できるPoly-Shape社のすべての設備の中で、構築スペースのサイズが最も大きいのは、Concept Laser社のX line 1000Rです。この装置は、630 x 400 x 500 mm3 の設置スペースを提供し、不活性ガス保護下での安全な製造と粉末スクリーニング管理を実行し、すべて ATEX 安全基準に従って設計されています。さらに、X ライン 1000R には、2 つの構築モジュールを交互に使用できる回転機構が備わっており、ダウンタイムなしで連続生産を保証します。この独自のマシンコンセプトは、極めて高い稼働率を実現するだけでなく、マシンの設置と取り外しを簡単かつ安全にします。

アップグレードされたモデルである X ライン 2000R は、さらに大きな造形容積 (800 x 400 x 500 mm3) を備えており、これは現在、粉末ベッドベースのレーザー溶融では世界に類を見ないものです。 X ライン 1000R と比較すると、有効構造容積は 126 l から 160 l へとさらに約 27% 増加しました。さらに、アップグレードモデルでは、それぞれ 1,000 W の出力を持つ 2 つのレーザーを使用します。 Concept Laser 社の LaserCUSING プロセスは、このプロジェクトにとって非常に重要でした。Concept Laser マシンは、連続的に処理する必要があるスライス分割 (「アイランド」とも呼ばれます) をランダムに制御する点が特徴です。この特許取得済みの方法により、非常に大きな部品を製造する際のストレスが大幅に軽減されます。

プロセス要件を満たす設計<br /> 積層造形への移行は、設計思考も変化する必要があることを意味します。レーザー溶融の可能性を最大限に活用するには、形状を 1:1 で複製しても意味がありません。 3D パーツを、パフォーマンス要件を満たす形状、バイオニクス、軽量構造に変更するには、CAE-CAD 支援手法が必要です。「私たちは、積層造形がさらに多くのプロジェクトで有力候補となることを明らかにしました」とフローレンス・モントレドンは言います。「将来的には、熱制御や無線機能を 3D 構造上または 3D 構造内に直接埋め込むことも考えています。機能統合が次のステップです。これも積層造形の潜在能力の論理的帰結です。」
結論は
Koreasat-5A および Koreasat-7 プロジェクトは、宇宙用途向けの非常に大型で高精度な積層造形部品の実現可能性を実証しました。シミュレーションによるバイオニック設計を採用することで、積層造形によって完成する部品は、従来は製造する必要があった 9 つの部品を 1 つに減らすことができます。1 回で完成するプロセスにより、製造プロセスにおける従来の組み立てコストが削減されると同時に、大幅に優れた軽量構造の可能性も得られます。積層造形ソリューションを使用することで重量を 22% 削減でき、最終重量はわずか 1.13 kg です。これは、1 グラムでも重量が重要となるアプリケーションにおいては大きな飛躍であり、3D ジオメトリを軌道上での使用条件に合わせて最適に調整できます。このプロジェクトの素晴らしい成果は、航空宇宙産業における積層造形の可能性を実証しており、今後、航空宇宙分野では間違いなくこのようなプロジェクトが増えると信じています。
Koreasat-5AおよびKoreasat-7プロジェクトについて

ポリシェイプについて
Poly-Shape SAS は、ラピッドプロトタイピングおよび少量生産サービスの製造およびサービスプロバイダーです。プラスチックと金属を使用した付加製造は、顧客向けに開発するソリューションにおいて重要な役割を果たします。フルサービスプロバイダーとして、そのサービスは設計から完成品、加工、組み立てまで多岐にわたります。
航空宇宙産業は Poly-Shape にとって最も興味深い応用産業であり、売上高の約 40% を占めています。

コンセプトレーザーについて
Concept Laser GmbH は、リヒテンフェルスに拠点を置く独立した企業です。当社は 2000 年の設立以来、レーザー溶融技術の分野で革新を推進し、特許取得済みの LaserCUSING® テクノロジーでさまざまな業界で事業を展開しています。
フュージョン方式は、3D CAD データを使用して部品をレイヤーごとに生成するフュージョン技術です。このプロセスでは、粉末金属が高エネルギーファイバーレーザーによって局所的に溶融されます。冷却後、材料は固まります。ミラー偏向ユニット（スキャナー）は、レーザービームを偏向させて部品の輪郭を作成します。ビルドボリュームフロアを下げ、粉末を再塗布して再度溶融することで、コンポーネントは層ごとに（層の厚さ 15～500 μm）構築されます。この方法では、金型を使用せずに複雑な形状の部品を製造できますが、これは従来の製造方法では困難または不可能です。

出典: 寄稿詳しい情報:
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