カラコルは航空宇宙分野のイノベーションを促進するため、WAAM 3Dプリントアルミニウム合金ロケット圧力タンクを開発

この投稿は warrior bear によって 2023-6-1 21:09 に最後に編集されました

はじめに: 世界の航空宇宙産業はイノベーションを推進しており、小ロット生産における柔軟性、持続可能性、コスト効率の良さにより、積層造形はこの進化において重要な役割を果たしています。
2023年6月1日、アンタークティックベアは、カラコル社がミラノ工科大学（ポリミ）機械工学部と協力し、宇宙物流・輸送会社D-Orbit向けの航空宇宙応用部品（ロケット推進剤圧力タンク）を製造していることを知りました。この特殊な圧力タンクは、Caracol 社の最新の WAAM テクノロジーと、ミラノ工科大学 (Polimi) の機械工学部と共同で特性評価された軽量アルミニウム合金 (Al2319) 材料を使用して 3D プリントされました。

最終的には、アルミニウム合金製の圧力タンクが運搬衛星に搭載され、CubeSat を軌道上に輸送して放出することになります。軌道に乗ると、衛星は研究と商業の両方の用途で研究、通信、監視業務に使用されます。 Caracol は、航空宇宙産業向けのカスタム金属部品をオンデマンドで生産するための高度な製造ソリューションを開発しています。
Caracol が開発した WAAM テクノロジーは、MIG (Metal Inert Gas) 溶接テクノロジーに基づいており、先進産業向けの完成部品の製造に使用できます。さらに、Caracol は、高度な付加製造ロボットシステムのプログラミングと設計に関する豊富な専門知識と、大規模な溶融顆粒製造 (FGF) プロセスで得たハードウェアとソフトウェアの統合経験を活用して、8 軸で実行される WAAM 用の独自のスライスおよび制御ソフトウェアを開発し、導入しました。 D-OrbitとPolimiの両社がこのプロジェクトに直接関与しています。

D-Orbit はこのプロジェクトのエンドユーザーとして選定され、圧力タンクが満たす必要のある形状からテスト要件まで、コンポーネントに必要な機能特性の決定に貢献しました。 2011年に設立されたこのイタリア企業は、ニュースペース市場における最初のプレーヤーの1つであり、サービスプロバイダーが衛星の打ち上げ、軌道間輸送、軌道上での整備と燃料補給、ミッション終了時の廃棄を効率化できるようにする宇宙物流インフラストラクチャを構築しています。
D-Orbit の商用打ち上げおよび展開ソリューションは、独自の軌道転送機である ION Satellite Carrier を搭載しており、打ち上げから運用までの時間を 85% 短縮できます。衛星群全体に展開すると、最大 40% の節約が可能です。こうしたコスト削減は、人類の宇宙への進出を導く、これからの1兆ドル規模の商業宇宙産業に利益をもたらす要因の1つとなる。
D-Orbit の商用打ち上げおよび展開ソリューションは、独自の軌道転送機である ION 衛星打ち上げ機によって実現され、打ち上げから運用までの時間を 85% 短縮し、衛星群全体を展開する場合に最大 40% の節約が可能です。こうしたコスト削減は、人類の宇宙への進出を導く、これからの1兆ドル規模の商業宇宙産業に利益をもたらす要因の1つとなる。
ミラノ工科大学の機械工学部は、Al2319 材料の特性評価、最終製品の認定のためのテスト段階、およびプロセスパラメータの最適化の定義に非常に重要な役割を果たしました。
このプロジェクトから生まれたハードウェアとソフトウェアの革新に加えて、Caracol とそのパートナーは、エンジニアリング、製造、テストのプロセスを統合して金属航空宇宙部品を製造するデジタルプロセスを設計および評価しました。プロジェクトで導入されたデジタル革新要素は、ソフトウェア、制御、自動化という 3 つの主要領域をカバーしています。これら 3 つの側面を統合することで、高度に自動化された効率的なワークフローが実現します。さらに、各プロセス段階を制御するために使用されるデジタルフローを特定することで、WAAM テクノロジーはプロセスの再現性と制御を保証し、これらのプロセスを従来の製造技術に代わる効果的かつ効率的な方法にすることができます。

Caracol は、設計の柔軟性、パフォーマンス、効率、持続可能性の促進の点で多くの利点があることから、これらのアプリケーションのソリューションとして WAAM を選択しました。製品面では、廃棄物の大幅な削減と最適化された設計を組み合わせることで、最終コンポーネントの軽量化を実現しています。ロケットに統合された WAAM 圧力タンクは、製造と打ち上げのコストを大幅に削減できるだけでなく、打ち上げに必要な推進剤の量が宇宙船の質量に直接依存するため、環境にもプラスの影響を与えます。一方、プロセス面では、WAAM 技術により単一材料の推進剤タンクを生産することが可能です。需要の高いアプリケーションでは、この技術をフィラメントワインディングと組み合わせて使用することで、複雑な形状の金属コアを効率的に提供できる可能性があります。
3D プリントされたロケット圧力タンクプロジェクトは、WAAM のような初期段階の技術が宇宙用の完成部品を生産する具体的な可能性を示している点で重要です。 WAAM 技術には明らかな技術的利点があり、宇宙船の推進剤タンクの製造に応用されることが期待されています。 Caracol は現在、この金属 3D 印刷技術と WAAM ソリューションを先進産業分野全体で利用できるようにするためのプロジェクトの実現可能性調査を継続しています。彼らの最終的な目標は、付加製造による生産プロセスをサポートする技術革新とデジタル革新を通じて、中小規模の航空宇宙企業の発展を促進することです。

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