AddUpとエアバス、初の宇宙用金属3DプリンターをESAに納入

この投稿は Bingdunxiong によって 2024-2-1 16:31 に最後に編集されました

2024年2月1日、アンタークティックベアは、金属積層造形会社AddUpとエアバス・ディフェンス・アンド・スペースが欧州宇宙機関（ESA）に初の金属3Dプリンターを納入したことを知りました。この金属3Dプリンターは、欧州宇宙機関との契約に基づき、エアバス・ディフェンス・アンド・スペースが率いる産業チームによって開発され、エアバス・ディフェンス・アンド・スペースが共同出資した。

△エアバスが欧州宇宙機関向けに開発した初の宇宙用金属3Dプリンターは、国際宇宙ステーション（ISS）のコロンバスモジュールでまもなくテストされる予定です。この金属3Dプリンターの目的は、継続的な微小重力条件下で3D金属堆積を行いながら、付加技術の機能と性能を評価することです。 2024年1月30日火曜日、NASAのNG-20商業補給ミッションは、金属3Dプリンターを国際宇宙ステーション（ISS）に無事に届けました。さらなる印刷テストは2月下旬または3月上旬に開始される予定です。

地球からの輸送を必要とせず、宇宙で直接スペアパーツを製造できる能力は、次世代の宇宙探査を前進させる新たな段階を示すものです。この革新により、数百万ドルのコスト削減が実現するだけでなく、自律的な操作が有人宇宙飛行の実行可能な選択肢となり、将来の宇宙探査への道が開かれます。

△宇宙ステーションに打ち上げられる前に金属3Dプリンターで印刷されたサンプル
宇宙で金属を印刷する課題

3D プリント技術は地球上では成功裏に習得されていますが、宇宙での金属プリントには依然として一連の技術的課題が残っています。「この技術実証機が直面する最初の課題はサイズの問題です」とエアバスの金属 3D プリンターシステムエンジニア、セバスチャンジロー氏は説明します。「地球上では、現在の金属 3D プリンターは少なくとも 10 平方メートルの実験室に設置する必要があります。」

国際宇宙ステーションのプロトタイプを製作するために、プリンターを洗濯機サイズまで縮小する必要がありました。この小型化の鍵は、国際宇宙ステーションのコロンバス実験室のラック内にプリンターを収められることです。「この規模では、高さ9センチ、幅5センチの精密な部品を印刷することに成功しました」とジロー氏は付け加えた。

2 番目の課題は、良好な印刷環境を維持するために、ISS をレーザーとそれが生成する熱から保護することを確実にすることでした。プリンターは金庫のような密閉された金属製の箱に収納されています。このプロセスに適合する金属合金の融点は 1200°C をはるかに超える可能性がありますが、プラスチックは約 200°C で溶けるため、厳密な熱制御が必要です。

「重力管理も重要です。それが、私たちがフィラメント印刷技術を選んだ理由です」とジロー氏は語る。「ワイヤーフィラメントは、地球の重力に常にさらされる粉末ベースのシステムとは異なり、重力の影響を受けません。プラスチックであれ金属であれ、発生する煙はフィルターを通して処理し、機械内部に捕らえて国際宇宙ステーション内の空気の汚染を防ぐ必要があります。」

△ 国際宇宙ステーションにおける初の金属3Dプリントワークフローの概略図
金属 3D プリントプロジェクト

このプロジェクトは、欧州宇宙機関がエアバス・ディフェンス・アンド・スペース社に契約を授与した2016年に始まりました。このプロジェクトの主な目標は、国際宇宙ステーションの微小重力環境でも安全に動作する初の金属 3D プリンターを開発することです。金属 3D プリントのリーダー企業の 1 つである AddUp は、航空部品の提供だけでなく、さまざまなイノベーションプロジェクトのサポートを通じて、10 年以上にわたってエアバスグループをサポートしてきました。

AddUp チームがこのプロジェクトにもたらした専門知識について、AddUp のテクニカルディレクターである Sébastien Devroe 氏は次のように語っています。「金属 3D プリンターの開発は、AddUp のエンジニアと研究者の独自の多分野にわたる専門知識に依存していました。当社のスタッフは、さまざまな積層造形プロセス、機械設計、プログラミング、運用の最適化に関する専門知識を持っています。当社のチームは、まもなく軌道に打ち上げられる宇宙初の金属 3D プリンターの開発をサポートしました。金属 3D プリンターは、国際宇宙ステーションの条件と環境に合わせて設計および最適化されています。」

エアバス・スペース・システムズのエンジニアリング責任者であるエロディ・ヴィオ氏は次のように説明しています。「このプロジェクトに AddUp が選ばれたのは、探査と革新に根ざした長い歴史とパートナーシップに基づくものです。AddUp チームの知識と経験、そしてエアバスの専門知識を組み合わせることで、宇宙探査をサポートする高品質で効率的な金属 3D プリンターを提供できると確信しています。」

実際、国際宇宙ステーションにはすでに複数のプラスチック 3D プリンターが設置されており、最初の装置は 2014 年に使用されました。宇宙飛行士は、宇宙での生活では装備品の供給が不十分になることが多く、必要な品物を入手するのに何ヶ月も待たなければならないこともあるため、これらの装置を使ってプラスチック部品を交換または修理します。ただし、すべてのコンポーネントがプラスチック材料からの製造に適しているわけではありません。

したがって、宇宙での金属 3D プリント技術の応用は、国際宇宙ステーションの保守と将来の深宇宙探査にとって大きな意義を持ちます。ジロー氏は、極限状況でのエンジニアリングの要求を満たすために、宇宙環境における技術に求められるカスタマイズ性とコンパクト性を強調した。

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