NASA、3Dプリント宇宙センサープロジェクト支援に30万ドルを授与

2024年5月、アンタークティックベアは、NASAがフロリダ州立大学（FSU）とフロリダ農工大学（FAMU）に30万ドルを授与し、3Dプリント技術を使用して宇宙の過酷で極端な条件に耐えられる最先端のセンサーを開発するプロジェクトを支援したことを知りました。これらのデバイスは宇宙ミッションにとって非常に重要であり、宇宙船監視システムの耐久性と精度を大幅に向上させることができます。「NASA アプリケーション向け電子機器の付加製造」と題されたこのプロジェクトは、FSU と FAMU の合弁事業である工学部のコラボレーションです。

化学および生物医学工学の教授であるスブラマニアン・ラマクリシュナン氏が率いる学際的な研究チームは、導電性の銀インクを使用してリアルタイムで変化を正確に伝達することで、潜在的な故障を予測し、防止するのに役立つ、NASA のさまざまな宇宙計画向けの銀インクベースのひずみセンサーを開発しました。これらのセンサーは、宇宙船の構造的完全性を監視し、圧力下で材料がどのように伸びたり圧縮されたりするかを理解するために不可欠であり、ミッション中に宇宙船の重要なコンポーネントが安全かつ機能し続けることを保証します。

研究チームは、3Dプリントプロセスとレーザーアニーリング法を組み合わせて、従来のひずみセンサーよりも優れたセンサーを設計しました。レーザーアニーリング法では、集束レーザービームを使用して印刷された銀インクを加熱し、インクを溶かすことなく電気的および機械的特性を向上させます。研究者らは、この技術によりセンサーの性能が向上し、ゲージ係数（センサーの歪みに対する感度の尺度）の高いデバイスが実現できると述べている。感度の向上により、センサーは圧力や歪みの変化をより正確に検出できるようになります。

△フロリダ州タラハシーにあるFAMU-FSU工学部材料研究棟の高性能材料研究所のひずみセンサー

ラマクリシュナン氏は、センサーは、航空宇宙用途に重要な機能である曲面への印刷が可能な、新たに購入したnScryptマシンを使用して作成されたと述べた。このプロジェクトで使用されている nScrypt マシンは、その精度と汎用性で知られており、SmartPump マイクロディスペンシングツールヘッドを使用して、曲面や不規則な表面に直接印刷します。 2021 年に導入されたこの機能は、宇宙船の非平面コンポーネントにセンサーを取り付けるのに最適です。

nScrypt のテクノロジーは、航空宇宙分野を超えて、複雑な電子機器を表面上に直接生産することを促進することで、さまざまな産業に変革をもたらす可能性があります。これにより、埋め込み型センサーを備えたウェアラブル技術、個人の解剖学的構造に合わせた医療機器、さらにはドローンや衛星のコンポーネントにおけるイノベーションが生まれる可能性があります。 nScrypt は高速な動作と幅広い材料との互換性を備えており、製品開発を加速し、製造コストを削減する強力なツールとなります。

レーザーアニーリングは新しいものではないが、3Dプリントエレクトロニクスとともに宇宙計画で使用されることは、センサー設計における革新的な一歩である。この学際的な研究は、宇宙の過酷な環境に適した、より感度が高く耐久性のあるセンサーを開発することを目的としています。

△ 精密マイクロディスペンシング、材料押し出し、マイクロミリング、ピックアンドプレースツールヘッドは、ツール内のnScryptファクトリーで実行できます。

このプロジェクトは、NASA の科学ミッション局 (SMD) ブリッジイニシアチブの一環として、NASA の従業員と米国の科学およびエンジニアリングコミュニティ全体における多様性、公平性、包括性、アクセシビリティを促進することを目的としています。この助成金は、新興研究機関を支援するためのNASA初の助成金の一部です。

「NASAはブリッジプログラムのような取り組みを通じて、資金不足の機関との関係を構築し続けており、アメリカの最も優秀な人材にNASAへの公平なアクセスを提供することを意図しています」とNASAのシニアエンゲージメントアドバイザー、シャーラ・ランバート氏は述べた。「これらのパートナーシップは、NASAが人類の宇宙探査を前進させる多様で有能な労働力を育成するのに役立つでしょう。」

nScrypt テクノロジー
nScrypt テクノロジーは、高精度と幅広い材料オプションで知られる高度な 3D プリントおよびマイクロディスペンシング製造ソリューションです。このテクノロジーの主な機能は次のとおりです。

●精密マイクロディスペンシング：nScrypt のデバイスは、生体材料、導電性材料、構造材料など、さまざまな材料を正確にディスペンシングできます。
●ダイレクトデジタルマニュファクチャリング（DDM）：この技術は、部品だけでなく、デジタルファイルから直接複雑なマルチマテリアル製品の製造をサポートします。
●エレクトロニクスとパッケージング: nScrypt テクノロジーは回路構造や電子デバイスの印刷に使用でき、エレクトロニクス製造の新しい方法を提供します。
SmartPump™ および nFD™ ツールヘッド: これらのツールヘッドは、プラスチック、金属、セラミック、複合材料による印刷をサポートし、優れた許容差制御と精度で複数の材料を 1 つのビルドに組み合わせることができます。

nScrypt のテクノロジーは、バイオファブリケーション、3D プリントエレクトロニクス、精密マイクロディスペンシングなど、高い精度と再現性が求められるアプリケーションに適しています。さらに、nScrypt の印刷システムは、後処理を必要とせずに細かい特徴を備えた滑らかな表面を実現できる交換可能なプリントヘッドを備えています。

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