米空軍の3Dプリントへの深い関与

2024年7月4日、Antarctic Bearは、米国空軍が現在3Dプリント分野で最大の資金提供機関の1つであり、3Dプリント業界は米国空軍のニーズに根本的に影響を受けていることを知りました。空軍が 3D プリンティングに投資している分野には、より優れた 3D プリンティングと機械加工、電子機器の 3D プリンティング、保守と運用 (MRO) などがあります。

3Dプリントの最適化

アメリカ空軍研究所 (AFRL) とアメリカ空軍は、3D プリントの最適化に取り組んでおり、3D プリントの産業化とコスト削減に向けて広範な研究を行っています。空軍の取り組みは、航空宇宙部品の生産規模を拡大するためのプロセスの改善に重点を置いています。以下は、空軍が 3D プリント技術を最適化するために行ったプロジェクトと投資です。

△空軍特殊作戦コマンド所属のCV-22オスプレイ

● 積層造形モデリングチャレンジ: 2019 年 11 月、AFRL は LPBF コンポーネントのパフォーマンスを予測するコミュニティの能力を評価するためにこのチャレンジを開催しました。この激戦は、最終的にダッソー・システムズ政府ソリューションズといくつかのトップ大学によって勝利を収めました。
● その他のチャレンジ: AFRL では、スキャンチャレンジや 3D プリントに重点を置いたチャレンジなど、いくつかのチャレンジも開催しています。
● パートナーシップ: IperionX と QuesTek はともに、NASA と協力して高温複合材料の革新的なソリューションを実証するという AFRL のチャレンジに勝利しました。
● 技術の適応: AFRL は、CTC に資金を提供し、SLM ソリューションマシンを特定のニーズに合わせて適応させました。
● 高度な研究: X 線を使用して部品の特性を検査し、溶融池のダイナミクスをより良く研究し、Barnes Group などの組織と協力して 3D 印刷技術を進歩させ、ポリマーと金属粉末ベッドの高度なプロセス制御に関する複数の契約も獲得しました。
● 多額の投資：現地モデリングに 125 万ドル、Relativity Space に 870 万ドル、1,200 万ドルの America Makes プロジェクトへの参加。

3Dプリンティングエレクトロニクス

3D プリント技術を使用することで、デバイスの適合性を実現し、既存のキャビティやプロセスにデバイスを統合しやすくなります。 3D プリントされた電子機器は、3D プリントの可能性のほんの一部にしか思えないかもしれませんが、航空機には数百キロメートルの機内配線があり、配線ハーネスは航空機や UAS にとって極めて重要です。ドローンの場合、機内にパイロットがいないため、エンジニアは機内を這い回ってメンテナンスを行う必要がなく、ドローンを分解して修理したり、部品全体を一度に交換したりすることができます。デジタル配線を利用することでワイヤーハーネスを大幅に削減でき、航空機の重量が軽減され、全体的なサイズも変わります。

● 伸縮可能な表面: 2017 年、AFRL は American Semiconductor と協力し、柔軟なマイクロコントローラーを作成して、表面を変形させずに動きを可能にする伸縮可能なスキンを備えた 3D プリントのより効率的な翼を作成しました。別の伸縮性プロジェクトでは、AFRL はハーバード大学の Wyss 研究所と協力し、導電性インクと銀溶融 TPU を使用して LED ライトを 3D 印刷し、印刷された構造内にマイクロコントローラーを配置する柔軟な 3D 印刷技術を開発しました。別の大規模プロジェクトでは、AFRL はフレキシブル 3D プリント電子機器に 1 億 5,400 万ドルを費やしています。
● 電気: エアバスなどの企業は電気飛行機の開発に取り組んでおり、3D プリント技術を使用してより安価な太陽電池を製造することは非常に理にかなっています。

保守および運用 (MRO)

MRO は軍隊の重点となることが多いです。空軍にとって、部品の保守と交換はコストがかかり、労力もかかります。部品は事前に製造し、世界中に保管する必要があり、数十年にわたって数十億ドルの費用がかかります。さらに、特定の航空機では重要な部品が入手できない場合もあります。 3Dプリントによるデジタル在庫管理とMROにより、多額の費用を節約でき、空軍はより効率的かつ迅速に自社のメンテナンスを行うことができます。

● 生産中止品: AFRL は、America Makes、デイトン大学研究所、YSU と提携して、生産中止となった古い航空機や入手困難な部品を処理するために 25 社が参加する 800 万ドルの MRO プログラムを開発しました。
● 材料押し出し: 第 910 メンテナンスグループは、AON3D 高温材料押し出しシステムを購入するために 72,000 ドルを受け取りました。また、別のプロジェクトでは、中型材料押し出しと直接書き込みを組み合わせるために Juggerbot に 400 万ドルが提供されました。材料の押し出しにより、現地で製造できる低コストのコンポーネントが提供されます。
● エンジン: 空軍はエンジン部品をテストし、3D プリントされた MRO 航空機エンジン部品を研究しました。

△ アンソニー・ブラウン軍曹はソフトウェアを使用して、デジタル歯型にナイトガードをデジタル設計する

その他の空軍の焦点

● 宇宙時代: 空軍は、より低コストでより効率的なアンテナを作成し、通信のコスト効率を高めるために、軌道アンテナプロジェクトに資金を提供しました。
● 建築資材: Branch Technology は、既存の建物に後付けできる 3D プリント断熱キットを 113 万ドルの費用で製造しています。
● 複合材料: 空軍は、3D プリントされた翼複合材料を含む複合材料に関する広範な研究を行ってきました。
● ツール: 多くの航空宇宙構造物やその他の航空機部品は、フライス加工ツールや 3D プリントツールを使用して間接的に製造されています。
● ソフトウェアとデジタル: 3D プリントの情報空間を保護することも目的としており、サイバーセキュリティと 3D プリントに関してソウルの成均館大学と協力関係を築いています。
● 新素材: 1970 年代には超合金や PAEK などの先進ポリマーが開発されましたが、それ以降、材料開発におけるブレークスルーはほとんどありませんでした。空軍は、3Dプリントされたベリリウムなどのプロジェクトを含め、ODS材料、金属間化合物、その他の新しい材料を研究している。

△ヒル空軍基地でのC-130輸送機の整備作業

米国空軍の 3D プリンティングへの投資の幅広さと深さは、空軍と 3D プリンティング業界がお互いにいかに極めて重要であるかを証明しています。空軍は現在、3D プリンティングにおける最大の資金提供パートナーであり、初期の研究から非常に成熟したアプリケーションまであらゆるプロジェクトに参加しています。さらに重要なのは、空軍は 3D プリントを研究、調査、開発しようとしているだけではなく、3D プリント技術の能力に関して世界の最前線に留まりたいと考えていることです。

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