AFRL は、DED ロケットエンジンの推力室の高温テストを実施し、デジタルエンジニアリング環境に付加プロセスを組み込む

AFRL は、DED ロケットエンジンの推力室の高温テストを実施し、デジタルエンジニアリング環境に付加プロセスを組み込む
2024年4月25日、アンタークティックベアは、米国空軍研究所(AFRL)のロケット推進部門が最近、指向性エネルギー堆積(DED)3Dプリントを使用してモノリシックロケットエンジン推力室を設計および構築し、高温試験実験を実施したことを知りました。

「AFRLの初期段階の先進製造技術への投資により、ロケットエンジン設計のあらゆる側面を活用し、ホワイトボードの構想から現場でのテストと評価までの設計ターンアラウンドを加速することができます」と、米国宇宙軍燃焼装置部門のプログラムマネージャー、ハビエル・ウルザイ博士は述べています。
DED は、高度に制御された大気条件下で機械が高出力レーザーの集束ビームに金属粉末を注入する付加製造プロセスです。
「これは、スラスター ハードウェアとしてはこれまでで最大のビルド ボックス容量を提供し、高さ 7 フィートの部品を印刷できます。このビルド ボックス容量は、レーザー パウダー ベッド フュージョン (LPBF) プロセスなどの技術で達成できる容量よりも大幅に大きいです」と Urzay 氏は述べています。「さらに、DED は粉末の投資を減らし、材料の無駄を減らします。エンジニアは、合金の混合とマルチ合金構造の変換をリアルタイムで実現し、次世代の高温合金の強度、重量、性能の利点を最大限に活用することもできます。これらの独自の機能により、より少ない反復で複雑なエンジン設計に対応し、形状の最適化、軽量材料、高度な金属合金と複合材、および迅速な製造を活用できます。」

付加製造は、従来のロケットエンジン ハードウェア製造方法から、人工知能、機械学習、デジタル ツイン、3D ボリューム スキャナー、コンピューター支援設計 (CAD) を含むデジタル環境を活用した自動化された製造プロセスへの移行と密接に関連しています。
デジタル環境の多面的な性質は、従来の方法では容易に実現できない 3D 形状と内部機能を備えた軽量のスラスト チャンバー、マニホールド、エジェクター、圧力容器、バルブ、ターボ機械ブレードを製造するプリンターを管理するために必要です。
「付加製造は低コストで生産を加速させる多くの機会を提供するが、この技術をロケット推進業界や政府研究所に広く採用させるにはまだいくつかの課題がある」と燃焼装置部門の航空宇宙エンジニア、エドガー・フェリックス氏は述べた。
AFRL は、ロケット エンジンが動作しなければならない過酷な環境に耐えられる材料を製造するという特有の課題に取り組んでいます。 AFRL の専門家は、数十年にわたるロケット燃焼室の経験と、これらの新しい製造技術の課題と機会に関する理解を組み合わせ、複数の外部組織と緊密に連携して独自のスキルセットを提供しています。
「当部門におけるロケットエンジンの付加製造におけるこの最新の画期的進歩は、AFRL材料製造部門やNASAマーシャル宇宙飛行センターなど、複数の産業パートナーや政府機関との永続的な関係によって可能になりました」とウルゼイ氏は述べた。「彼らの仕事は国家にとって非常に貴重であり、私たちは一緒に無敵のチームを築き上げました。」
今後も、AFRL ロケット推進部門は、液体ロケット モーターと固体ロケット モーターの両方の容量を増やすために、新しい積層造形技術の開発に取り組んでいきます。

ロケットエンジン

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