グラスゴー大学は、宇宙の建設方法を変える可能性のある無重力3Dプリント技術を開発した。

この投稿は Bingdunxiong によって 2025-1-14 11:38 に最後に編集されました

2025年1月14日、アンタークティックベアは、グラスゴー大学ジェームズ・ワット工学部の研究者が宇宙3Dプリントの分野で新たな進歩を遂げたと主張していることを知りました。ジル・ベイレ博士率いるチームは、微小重力下での 3D プリントの主要課題に対処する革新的なシステムの開発に成功し、特許を取得しました。

△グラスゴー大学のジル・ベイレ博士は、無重力状態を克服できる3Dプリントシステムを開発しました。地球上で広く使用されている従来の3Dプリントは、押し出し技術とフィラメント材料に依存しています。しかし、これらの材料は無重力状態では性能が悪く、宇宙での製造への応用が制限されています。ベイレット博士の研究チームは、微小重力と真空環境向けに設計された粒状材料をベースにした新しい 3D 印刷方法を開発し、宇宙での安定した効率的な印刷操作を実現しました。

この新しいシステムは、宇宙での印刷の物理的制限を克服するだけでなく、電子部品を印刷物に直接埋め込むことで 3D 印刷技術の限界を広げます。この革新的な方法は、宇宙ミッション用の複雑な電子機器の製造を可能にするだけでなく、宇宙システムのコンポーネントのリサイクルも可能にし、宇宙の持続可能な開発にとって大きな意義を持ちます。

△ベイレット博士と彼の同僚は無重力航空機で3Dプリンターをテストした
印刷と反重力

ジル・ベイレ博士は、現在、地球の軌道に入るすべての物体は地上で製造され、その後ロケットで宇宙に打ち上げられる必要があると説明した。しかし、ロケットの積載量は厳しく制限されており、打ち上げ時に機械的な制限を超えると積載物が損傷し、高価な貨物が失われる可能性があります。宇宙に製造施設を設置して、必要な構造物をオンデマンドで生産できれば、こうした荷重制限を解消できるでしょう。これにより、より野心的でリソース効率の高いプログラムを設計する可能性が開かれ、システム設計はロケット打ち上げの制約に単純に適応するのではなく、ミッション要件により密接に適合するようになります。

3D プリンティングは、非常に複雑な材料構造を迅速かつ低コストで生産できます。この技術を宇宙に応用し、軌道上での組み立てに必要な部品を印刷することは、非常に大きな価値をもたらすでしょう。しかし、地球上の 3D プリント技術は、宇宙空間では必ずしも信頼できるとは限りません。たとえば、従来の 3D プリンターで使用されるフィラメントは、微小重力や真空状態では破損したり詰まったりする傾向があり、宇宙で確実に使用するにはこれを解決する必要があります。

ベイレット氏はさらにこう付け加えた。「現在の研究を通じて、これらの問題を克服する技術を手に入れました。これにより、宇宙での3Dプリントを実現するという目標にさらに近づくことができます。今後数年で、この技術は世界に良い影響を与えると期待されています。」

△ 無重力3Dプリントシステムの試験の様子
宇宙での3Dプリントの利点

昨年11月、ジル・ベイレ博士のプロトタイプ実証機は、ESAがNovespaceと共同でフランスのボルドーで開催した第85回パラボリックフライトイベントで、微小重力環境でのテストに成功しました。研究チームはテストキットを3回の飛行に持ち込み、急上昇と急降下中に90回以上の短時間の無重力状態を経験した。 22 秒間の無重力期間中、プロトタイプの性能とエネルギー消費が厳密に監視され、テスト結果では、システムが微小重力条件下で期待される性能を満たすことができることが示されました。

ジル・ベイレ博士は次のように語った。「私たちはこの技術を研究室と微小重力下で徹底的にテストし、期待通りに動作する準備ができていると確信しています。これにより、宇宙でのアンテナやその他の宇宙船部品の3Dプリントに新たな可能性が開かれます。」

同氏はまた、「例えば、私の同僚であるコリン・マッキネス教授がSOLSPACEプロジェクトで開発している3Dプリント宇宙反射鏡は、太陽エネルギーを24時間収集することができ、全く新しい低炭素発電方法を通じて、ネットゼロ排出の達成に貢献します。さらに、宇宙で生成される結晶は、一般的に地球上で生成される結晶よりも大きく、より整然としているため、軌道上の化学工場で新しい薬や改良された薬を製造し、地上に送り返すことができます。研究によると、宇宙で生成されるインスリンは9倍の効果がある可能性があり、糖尿病患者は現在のように1日3回注射する代わりに、3日に1回注射すれば済むようになります」とも述べた。

△ 航空宇宙企業は3Dプリント技術により宇宙ステーションの修理をより容易にできる
ベイレット博士と彼のチームは現在、彼らの技術を宇宙で初めて実証するための資金を募っている。彼らはまた、英国宇宙庁の資金援助を受けて、将来の宇宙での製造プロジェクトが増大する宇宙ゴミの問題に寄与しないようにするための取り組みを主導している。

ベイレット博士の「宇宙での製造」プロジェクトの開発は、グラスゴー大学のグラスゴー知識交換基金とEPSRCインパクト加速口座からの資金援助によって支えられています。さらに、宇宙での 3D プリンティングプロジェクトは、コリン・マッキネス教授の RAEng 新興技術講義と RAEng 概念実証賞によってサポートされています。

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