火星へ飛ぼう！ Stratasys F900 がドイツ航空宇宙センターの「宇宙探査」開始を支援

火星、この神秘的な赤い惑星は常に人類を魅了してきました。これまでに 40 機以上の宇宙探査機が火星に送られてきましたが、この近隣の惑星に本当に生命が存在するのかという疑問は残ります。

火星までドローンを飛ばすことは、いくつかの主要な宇宙機関の長期目標となっている。最も有名なのは、NASAのスペースシャトル「オリオン」、欧州宇宙機関（ESA）のオーロラ計画、ロシア連邦宇宙局ロスコスモスであり、インドと中国もこの名誉ある宇宙探査に参加している。

オーバープファッフェンホーフェンにあるドイツ航空宇宙センター（DLR）でも、火星探査は注目の話題となっている。 DLR は、国家宇宙計画におけるドイツ政府の代表として、研究を実施し、欧州宇宙機関を支援し、ドイツの長期的な研究目標を設定する責任を負っています。ドイツ航空宇宙センター (DLR) のロボット工学・メカトロニクス研究所 (Institut für Robotik und Mechatronik) では、宇宙探査を推進するための最新技術の研究が重要な目標となっています。

極限環境での使用を目的とした複雑なプロトタイプの製作

ロボティクス・メカトロニクス研究所と緊密に連携しているのは、DLR のシステム構築技術南部 (Leiter Systemhaus Technik Sued) の責任者である Kaj Fuehrer 博士です。システム構築技術部門は研究チームの連絡窓口として機能し、研究プロジェクトに技術を実装するための関連する専門知識を提供します。諮問委員会として、フューラー博士とそのチームは、さまざまな製造方法を使用した設計と生産に関する幅広い知識を持っています。

「私たちのプロトタイプは往々にして非常に複雑で、実用化するには複雑すぎることもあります。そのため、制限なく望ましい機能を実現できるように、適切な製造方法と材料を選択することが重要です。」

- フューラー博士フューラー博士の同僚であるステファノ・セリアーニ博士とアーミン・ヴェドラー博士がトランスロポーター（TRP）のプロトタイプの製造について話し合ったとき、この無人火星探査ロボットの製造には 3D プリントを使用することがすぐに決定されました。

△Stratasys Fortus 900mc 3Dプリンターで印刷したTransRoPorterプローブボックス
TransRoPorter は次の 2 つのコンポーネントで構成されています。

構造化されていない地形を移動できるように設計された移動式 TRP 火星探査車。

予備部品、通信技術、科学ツールを搭載したペイロードモジュール（PM）。

TransRoPorter の最初のプロトタイプの機能性と実用性を確認するには、厳格なテストが必要です。そのため、DLR は、シミュレーションされた極限条件下でロボットの設計と機能をテストするために、Stratasys FDM® 3D プリントテクノロジーを選択しました。

「ペイロードベイはシステムの心臓部であり、すべてのテストをクリアし、設計されたストレスに耐えられる、完全に機能するプロトタイプが必要でした。」

——ステファノ・セリアーニ

「このプロジェクトを計画する際、常に 3D プリントが第一候補でした。私たちにとって、金属製のプロトタイプは高価で製造が複雑すぎるものでした。金属製のプロトタイプは、ポストプロダクションで仕上げる必要があり、作業量が増え、コストも増加します。そのため、TransRoPorter プロトタイプを 3D プリントすることに決めました。これにより、最も安価で、最も速く、最もエレガントなソリューションが得られました。プロジェクトに関わった全員が、結果に非常に満足しています。」

—フューラー博士
高性能材料を使用して完全に機能するプロトタイプを印刷する

研究チームは、Stratasys Fortus 900mc™ 3D プリンターを使用して、FDM 熱可塑性材料を使用した大型部品を 3D プリントしています。フューラー博士によると、ASA 素材は TransRoPorter プロトタイプのテストに最適であり、チームはすべての技術を安全に収容できるほど強度のあるプローブボックスを製造することができました。

「フィット感、プローブボックスがレールにフィットすること、ドッキングインターフェイスが適切に機能することが極めて重要でした。Stratasys FDM 3D プリント技術により、材料の変形はほとんど発生しないことがわかりました。ASA 材料の使用も、当社の目的と処理方法によく適合していたため、慎重に決定しました。」

- フューラー博士「ASA 素材の安定性も非常に役立ちました。すべてのテストをクリアし、設計上のストレスに耐えられる、完全に機能するプロトタイプが必要でした。そのため、ストラタシス素材の強靭性と剛性は、火星への旅路におけるトランスロポーターの能力テストに最適でした。」

——ステファノ・セリアーニ
貴重な知識を得る

Stratasys 3D プリンティングを使用すると、他の戦略的目標もサポートできます。フューラー博士によると、トランスロポーターの製造中に得られた知識は、その機能性を確保することと同じくらい重要です。

「新しいテクノロジーには新しい思考プロセスが伴います。多くの同僚がすでに 3D プリントについて考えており、過去数年間に開始した他のプロジェクトの計画にそれを組み込んでいます。この新しい知識により、製品開発の可能性の世界が開かれました。私たちは TransRoPorter プロトタイプを 3D プリントすることに決めました。これは、最も安価で、最も速く、最もエレガントなソリューションを提供してくれました。プロジェクトに関わった全員が結果に非常に満足しています。」

——カイ・フューラー博士下のQRコードをスキャンして、ホワイトペーパー「航空宇宙産業における積層造形のトレンド」をダウンロードしてください。

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