欧州宇宙機関、摩擦のないギアを3Dプリントするプロジェクトを支援

欧州宇宙機関、摩擦のないギアを3Dプリントするプロジェクトを支援
この投稿は Bingdunxiong によって 2023-8-30 11:37 に最後に編集されました

2023年8月30日、アンタークティックベアは、スイス電子マイクロテクノロジーセンター(CSEM)が金属3Dプリントの専門家である3D Precision and Spaceおよび航空宇宙中小企業Almatech SAと提携し、コンプライアント回転減速機構(CRRM)と呼ばれる高性能ステンレス鋼統合ギアシステムを共同で設計、3Dプリント、テストすることを知りました。

△3Dプリントされたコンプライアント回転減速機構(CRRM)
ターゲットは「潤滑」をキャンセル

CRRM は、3D プリントによって高性能ステンレス鋼で作られた摩擦のないギア機構です。ギア システムは、スラスタ、センサー、望遠鏡のレンズ、ミラーなどの航空宇宙部品の正確な回転を可能にするように設計されており、最も重要なのは、潤滑剤を必要とせずに回転できることです。これを実現するために、CRRM は、24 枚の曲げ可能なブレード (そのうち 16 枚は連動) を含む、屈曲可能な、つまり「弾性変形可能な」設計を採用しています。

このプロジェクトは2018年に開始され、欧州宇宙機関(ESA)の一般支援技術プログラム(GSTP)によって資金提供されています。 CRRM は CSEM によって設計され、3D Precision によって製造され、Almatech SA によってテストされました。

「変形可能な部品と剛性部品が単一の構造として構築されているため、時間のかかる組み立てや調整が不要です」とESAの技術責任者、パオロ・ザルトロン氏は説明した。同氏はまた、これらの部品の型破りな形状は3Dプリント技術の限界を押し広げ、高度な最適化技術の結果であり、これまでにない高い柔軟性と軽量化の利点をもたらすと指摘した。

△3D Precisionが開発した金属3Dプリント部品
3Dプリントされた摩擦のないギア

宇宙用途では、潤滑剤の使用により精密システムが不必要に汚染され、摩耗が生じて部品の全体的な寿命が短くなる可能性があります。そのため、潤滑を必要としない摩擦のない構造は、市場で特に有望です。

コンプライアント機構は宇宙用途で広く使用されていますが、多くの場合、摩擦のない動きが求められるため、設計と製造が困難です。これは、これらのメカニズムが、従来は機械加工、検証、調整、固定する必要のあるさまざまな精密部品で構成された複雑な構造を持っているためです。

3D プリンティングは、設計の自由度や、組み立てを必要とせずに複雑な全体形状を製造できる能力など、これらのメカニズムの製造において大きな利点を提供します。付加製造技術を使用しなければ、CRRM は 24 枚の柔軟なブレードを統合してクロスピボットと 8 つの中間ステージをこのような小さな容積内に形成することはできなかっただろうと言われています。さらに、3D プリントの利点により、適切な映画効果を確保するために、曲面構造間の位置合わせは必要ありません。

△別のケースでは、3Dプリントを使用して軌道ロケットの熱交換器コンポーネントを開発しました。メカニズムを設計するために、チームはパラメータ最適化とトポロジー最適化も組み合わせました。この組み合わせにより、部品の品質と固有周波数が大幅に向上し、550 Hz を超える第 1 固有モードが実現されると言われています。最終的に、CRRM は回転運動を 10 分の 1 に削減でき、スキャン、ポインティング、キャリブレーション、またはフリップミラー メカニズムに特に役立ちます。

プロジェクト全体の結果は有望であると考えられましたが、製造およびテスト中に使用されたワイドボード モデルの歪みにより、パフォーマンス テストと寿命テストの結果は理想的ではありませんでした。

△試験プロセスの完全な結果とCRRMの開発と製造に関する詳細については、CEAS Space Magazineを参照してください。CRRMプロジェクトはまだ研究開発中ですが、このプロジェクトの進捗は航空宇宙技術と3Dプリント技術の発展にとって大きな意義があり、将来の航空宇宙探査とエンジニアリングアプリケーションにさらなる革新とブレークスルーをもたらすことが期待されています。


金属、摩擦なし、ギア、航空宇宙、コンプライアント機構

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