米海軍、コールドスプレー3Dプリントで戦闘機の車輪交換コストを削減

2024年5月9日、アンタークティックベアは、米海軍が金属3Dプリント/コールドスプレー技術を使用して、F/A-18のタイヤ交換コストを大幅に削減していることを知りました。従来、ホイールの修理費用は約 10 万ドルでしたが、3D プリント技術のおかげで、修理費用は 1 回あたりわずか 300 ドルに削減されました。この大幅なコスト削減は、維持戦略を見直し、艦隊全体の支出を削減するという広範な取り組みの一環です。

従来、F/A-18 のタイヤの交換は費用のかかる作業であり、コストは 1 回の組み立てにつき 6 桁に近づいています。しかし、コールドスプレー技術と3Dプリントを組み合わせることで、海軍は費用対効果の高い解決策を見つけました。海軍航空システム司令部の付加製造チームのプログラムマネージャーであるセオドア・グロンダ氏は、この方法を使用することで、損傷したタイヤリムの約 80% を修復できることを明らかにしました。
△海軍整備チームの付加製造スプレー技術者は、修理に VRC ラプターコールドスプレーマシンを使用しています。コールドスプレー技術では、添加粒子を融点の 80% 未満に加熱し、高速気流で金属粒子を表面に高速で堆積させます。粒子は固体コーティングに融合して高強度で構造化された結合層を形成し、摩耗または損傷した部品を効果的に再構築します。新しい材料を適用すると、修復する部品の元の形状や許容範囲に合わせて修正されます。このように、固体コールドスプレーは、付加的なプロセスであると同時に、減算的なプロセスでもあります。
このプロセスは、コンポーネントの構造的完全性を回復するだけでなく、メンテナンスコストも大幅に削減します。修理には 1 回の修理につき 2 時間しかかからず、費用は 1 輪あたり 300 ドルで、従来の交換方法に比べて海軍は毎年数百万ドルを節約できます。
△ホイールの設計構造（左）と現在コールドスプレー3Dプリントで補修中の実際のホイール。海軍司令部は、飛行に不可欠な部品の修理にさまざまな3Dプリンターを使用する実験を行ってきた。 2021年、NAVAIRはIDIQと、Ultimaker S5 3Dプリンターを含む完全に展開可能な3Dプリントシステムを提供するため、最大500万ドル相当の5年間の契約を締結しました。
この投資は、スーパーホーネットのタイヤ/ホイールパッケージを含む、さまざまなプラットフォームや機器タイプで成果を上げそうです。グロンダ氏は、ウォーゾーンからの質問に対する電子メールでの回答で、積層造形チームの「当初の評価では、年間に[廃棄/リサイクルのために]送られる166個のリム/タイヤの80％以上がこのコールドスプレー技術を使用して修理できる」と繰り返した。

同氏は、コールドスプレー修理には1回あたり2時間かかり、1輪あたり300ドルかかると付け加えた。つまり、リムの修理とタイヤの再取り付けにかかる総費用は年間約 4 万ドルになります。従来の方法で部品を交換するだけでかかる 1,660 万ドルの費用と比較すると、AM 修理は簡単なように思えます。戦場や航空母艦などの前線作戦場所で使用される可能性があり、さらなる価値が付加されます。
こうした進歩は多大な利益をもたらしましたが、物流上の課題は依然として残っています。コールドスプレー修理には、環境上の配慮から現在、陸上の施設が必要です。しかし、海軍の付加製造への取り組みは、高度な製造技術の人材を育成することを目的とした海軍航空付加製造学校などの取り組みを通じて明らかです。
海軍は、付加製造とコールドスプレー技術を採用することで、タイヤのメンテナンスコストを削減しただけでなく、メンテナンス方法も再定義しました。メンテナンス中心の戦略への移行により、大幅なコスト削減が実現するとともに、艦隊の準備態勢と運用効率が向上することが期待されます。

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