NASAと米国の他の部門が共同で「航空宇宙製造技術レポート」を発表し、付加製造技術が注目された

2024年1月8日、アンタークティックベアは、アメリカ航空宇宙局（NASA）、国防総省（DOD）、商務省（DOC）が共同で「宇宙製造技術報告書」を2023年12月20日に米国国家宇宙会議に提出したことを知りました。

レポートのダウンロードリンク: https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2023/12/nspc-space-manufacturing-technology-report-rev-12.20.23-final.pdf

この報告書は、新興の航空宇宙製造技術の開発を含む5つの主要分野に焦点を当て、付加製造や先端材料を含む7つの新興の航空宇宙製造技術について議論し、宇宙製造技術を促進するための14の実行可能な提案を提示しています。

新興航空宇宙製造技術の開発：新興航空宇宙製造技術への投資を優先し、米国航空宇宙局（NASA）、国防総省（DOD）、商務省（DOC）の関連プロジェクトを支援する。
官民パートナーシップの構築: 現在の「Made in America」モデルの力を拡大し、宇宙に焦点を当てた適切な成果を確保することに重点を置いた既存の官民パートナーシップを調査する。
宇宙製造技術センターへの資金提供: 宇宙製造技術センターを支援するために経済開発局の地域資金提供を検討する。
相乗効果に重点を置く: Hollings Manufacturing Extension Partnership (MEP) プログラムを含む他の連邦プログラムとの相乗効果を活用します。
宇宙技術人材チームの構築：教育および人材開発プログラムを通じて、宇宙産業基盤における人材の需要の高まりに対応します。

これらの勧告は、米国の宇宙製造能力を向上させ、世界の宇宙産業における米国の競争力を確保することを目的としています。具体的な措置は、NASA、国防総省、商務省、およびその他の連邦政府の省庁や機関によって実施される可能性があります。これらの推奨事項が実施されると、既存のインフラストラクチャに対する理解が向上し、宇宙製造の現在の機能と将来のニーズが特定されるようになります。同庁は、連邦政府の省庁、機関、産業界、民間組織、国内外の学術機関の間で新たなパートナーシップを支援し、必要に応じて構築します。関係者は、宇宙製造業の起業家精神を育成し、加速させるとともに、現在および将来の連邦政府の投資をさらに調整して、宇宙製造技術のニーズをサポートします。報告書は、あらゆる背景を持つ人々が宇宙製造業のキャリアに就くための道筋を開発し強化するための勧告で締めくくられています。

世界の航空宇宙製造技術開発の現状<br /> 航空宇宙産業が誕生してわずか 60 年余りの間に、世界は大きく変化しました。航空宇宙産業は私たちの生活や仕事に大きな影響を与え、歴史の流れや今日の世界を形作ってきました。航空宇宙産業は経済成長の大きな可能性を秘めています。現在、世界の宇宙産業は4,000億ドル以上の価値があり、急速に拡大、成長しています。米国では、この産業は毎年、国の貿易収支に数百億ドルを追加し、米国のハイテク産業基盤を支援および刺激し、高給で高度なスキルを要する数万の雇用を生み出しています。ヨーロッパでは、欧州宇宙機関も航空宇宙産業向けの先進製造プログラムを提案しており、その主な目的は宇宙ビジネス向けの革新的な材料と製造プロセスを選択し導入することです。
今日、宇宙産業は転換期にあり、主に打ち上げコストの削減と、宇宙の利用が地球上で社会的利益をもたらす大きな可能性を秘めているという認識によって、変化、課題、機会が生まれています。航空宇宙産業は開発サイクルが長く、運用コストが高いため、新規参入者や競合企業が制限されており、製造技術の進歩は、競争の激しい世界的環境において各国が業界をリードする上で重要な役割を果たしています。積層造形、人工知能、ロボット工学、バイオテクノロジー、新素材などの最新技術の進歩により、宇宙製造業に新たな機会が生まれています。世界的な競争に参入するために、米国などの先進国は、革新的な製造技術を継続的に開発し、実装しています。
米国における今後の航空宇宙製造技術の開発動向<br /> 高度な製造技術の爆発的な進歩は、競争が激化する世界の宇宙市場において、イノベーションと効率性を推進する上で大きな役割を果たすことが期待されています。宇宙探査における世界トップの国として、米国連邦政府は産業界や学界と連携し、応用研究や産業関連の製造技術に投資して、継続的な研究と革新の環境を促進することに尽力しています。 NASA と他の部門が共同で提案した「宇宙製造技術レポート」では、次の 7 つの新たな宇宙製造技術が概説されています。

積層造形（AM）、別名3Dプリンティング
複合材料、セラミック、軽量金属、ナノテクノロジー、バイオテクノロジーなどの先端材料
ロボット工学と自動化
デジタル製造システム
クリーンで持続可能な製造
電子機器製造
極超音速技術

これらのテクノロジーは、宇宙製造能力の向上と進化する宇宙産業のニーズを満たすために不可欠です。
付加製造：このレポートではまず、3D プリンティングとも呼ばれる付加製造（AM）の重要性を強調しています。これは、減法製造や成形製造方法ではなく、通常は層ごとに材料を接続して 3D モデルデータに従って部品を製造するプロセスを指します。宇宙製造のキーテクノロジーとして。付加製造により、従来の製造方法では製造が困難または不可能な複雑な形状や内部構造を作成できます。これにより、コストとスケジュールが大幅に改善され、あらゆる分野の設計と製造の状況が劇的に変化します。この技術は、宇宙での製造能力の向上と進化する宇宙産業のニーズを満たす上で重要な役割を果たします。
先端材料:複合材料、セラミック、軽量金属、ナノテクノロジー、バイオテクノロジーなどの材料で、強度、耐久性、生体適合性の向上など、特性が改善された新しい材料を作成するために使用できます。これらの材料は、さまざまな航空宇宙技術の用途に使用できます。先端材料の潜在能力を開発するための要件には、宇宙システムに不可欠で主に固有の希土類金属や材料を使用するコンポーネントを特定、連携、クリーンに抽出、製造するためのより効率的な方法が含まれます。
ロボット工学と自動化:ロボット工学と自動化は、製造プロセスの効率と精度を高め、それによって生産時間と人件費を削減し、危険な環境での製造を可能にしたり、人間の作業者には危険すぎる作業を実行したり、デジタル製造技術を統合して付加製造などの新しいアプローチをサポートするために使用されます。ロボット工学と自動化の利用を改善することで、より信頼性が高く、エラーのない生産ラインが実現し、より信頼性の高い宇宙システムが実現します。
デジタル製造システム:航空宇宙産業は極めてデータ主導型になりつつあります。現代の製造業務、設備、インフラストラクチャのほぼすべてがある程度コンピュータ化されており、スマート製造システムは、モノのインターネット、人工知能、仮想現実、デジタルツインなどの高度なテクノロジーを使用して、物理的な労働をデジタル方式に置き換え、情報を提供し、製造プロセスを最適化および自動化します。
クリーンかつ持続可能な製造:現代の製造技術により、資源とエネルギーを節約しながら、環境と人間の健康への悪影響を最小限に抑えたり、排除したりすることができます。これらの技術により、有害物質の使用と発生を削減または排除する化学製品とプロセスの設計が可能になり、廃棄物や副産物を廃棄するのではなく、製造プロセスで回収または再利用する閉ループ製造の機会が提供されます。
報告書では、政府機関が新興技術の目録を維持し、それらを活用する際に対処する必要があるギャップを特定することを推奨しています。 NASA、DOC、DODは、さまざまな技術に特化した国内のさまざまな地域にある施設のネットワークである「Made in America」モデルも奨励しています。 Made in America は、アメリカのイノベーションを捉えてそれを応用技術に変換し、学術界や産業界のパートナーと協力して、アメリカが将来も世界の製造業のリーダーであり続けるよう努めるために設立されました。アメリカ製造業ネットワーク (下図) は、16 の製造業イノベーション研究所とそれを後援する連邦政府機関 (米国商務省、国防総省、エネルギー省) を通じて、高度な製造技術の共同開発を促進することで、この目標を達成しています。 2022年、これらの研究所は2,500以上のさまざまな組織を巻き込んだ700以上の主要な応用研究開発プロジェクトを実施し、106,000人に高度な製造業の労働力の育成とトレーニングを提供しました。アメリカの製造モデルは、まず米国の製造組織の既存の能力を活用して宇宙製造の課題に対処することにより、国内の宇宙製造産業の発展を促進することができます。
△アメリカ製造業ネットワーク