Ursa Majorは3Dプリントロケットエンジン部品の最初のバッチを納品し、建設期間を6か月から1か月に短縮しました。

2022年7月15日、アンタークティックベアは、現在米国で唯一の民間投資によるロケットエンジンサービスプロバイダーであるUrsa Majorが、同社の先進的な研究所で銅ベースの3Dプリントロケットエンジン部品の最初のバッチを納品したことを知りました。注目すべきは、従来の製造プロセスでは少なくとも 6 か月はかかっていた生産および配送サイクルを、同社が 1 か月に短縮したことです。これらの先進的な銅合金ベースのエンジン部品は、宇宙打ち上げや極超音速用途向けにテストされます。

△ オハイオ州ヤングスタウンにある先進製造研究所の一角。EOS レーザー粉末床融合 3D プリンター (左) で必要に応じてロケットエンジン部品を製造し、技術者がパラメータを設定している (右)
「現在、ロケットエンジンの製造においてはスピードが極めて重要だ。航空宇宙エンジンを製造する技術の不足が、米国の宇宙および極超音速の研究開発における深刻なボトルネックとなっている」とアーサ・メジャーの創業者兼CEO、ジョー・ローリエンティ氏は語った。「ヤングスタウンの Ursa Major 施設は、当社の顧客や政府機関のプロジェクトを加速させる上で重要な役割を果たしています。」

△アローウェイロケットエンジン、3Dプリント銅構造主燃焼室
Ursa Major Advanced Manufacturing Labは、米国下院議員ティム・ライアン氏と国防総省が支援する製造イノベーション研究所America Makesからの300万ドルの連邦政府資金援助を受けて、2021年10月に開設されました。この研究所を建設する目的は、3Dプリントロケットエンジンの性能を開発・テストし、この技術を航空宇宙および極超音速エンジンにさらに大規模に応用するための基礎を築くことです。

「アーサ・メジャーは、米国が世界最大のロケットエンジン供給国となるよう支援するとともに、オハイオ州国内の技術革新と製造業の促進にも取り組んでいる」とティム・ライアン下院議員は述べた。「この最先端の施設がヤングスタウンに設置され、最終的には米国が宇宙と極超音速技術のリーダーシップを取り戻すのに役立つことを嬉しく思います。」

この施設には、同社のロケットエンジンのオンデマンド部品を製造するために設計された、EOS 大型レーザー粉末床融合 3D プリンターが装備されています。この施設は、地域のソフトウェアおよび付加製造企業の成長に焦点を当てた国際的に認められたプログラムであるヤングスタウンビジネスインキュベーター内にあります。

「この先進的な3Dプリント技術は、メイド・イン・アメリカがアメリカのイノベーションを支援するために目指していることの素晴らしい例です」とメイド・イン・アメリカのエグゼクティブ・ディレクター、ジョン・ウィルチンスキー氏は語った。「アーサ・メジャーのようなテクノロジー企業は、アメリカの製造業の回復に貢献し、国内のサプライチェーンの強化に貢献できる。」

△ Ursa Major のチームメンバーは、3D プリントされたロケットエンジン部品の開発に取り組んでいます。銅合金ベースのロケットエンジン部品は、特定の宇宙打ち上げや極超音速ミッションで使用されます。高温金属合金部品の既存のサプライチェーンは限られており、必要な改訂を完了するには数か月かかる可能性があります。 Ursa Major ラボはエンジン開発プロセスを加速し、社内で設計調整を迅速に繰り返してエンジンのパフォーマンスと信頼性を向上させることを可能にします。

アーサ・メジャー社は、液体メタンの利点は、燃料の燃焼がよりクリーンで、より効率的で、灯油よりも安価であることだと主張している。このエンジンは、打ち上げ業界での市場採用を増やすことを目標に、柔軟な商用アーキテクチャオプションを提供します。同時に、同社独自の燃料豊富な段階燃焼構造は、高い比推力と高い推力重量比という性能上の利点を備えており、信頼性が高く、長期の繰り返し使用と幅広い用途で大規模生産に適しています。

アンタークティック・ベアは、3Dプリント技術が「リプリー」エンジンの急速な再設計に不可欠であることを知りました。3Dプリント技術の最適化により、エンジンの推力が3万5000ポンドから5ポンドに増加し、新たな市場のニーズを満たすと報じられています。

△ 左がハドリー、中央がリプリー、右がアロウェイ
同社によれば、リプリーで得た技術的経験と、同施設で生産された方法と材料が、現在、他の2つのロケットエンジンプログラムの開発とテストに貢献しているという。同社は、小型ロケットや極超音速ロケット用の推力5,000ポンドの酸素豊富型二段燃焼エンジン「ハドレー」と、最近発表された中型・大型ロケットの打ち上げ用に設計された推力20万ポンドの「アロウェイ」を開発している。

3D プリントにより、Ursa Major はエンジン生産をスピードアップし、テストから得た改善点をリアルタイムで適用してコストを削減できます。同社のロケットエンジンは、必要な配線ハーネスを除いて、80%以上が3Dプリントされており、主にコロラド州バートハウドの本社で製造およびテストされている。

△同社のEOS 3Dプリンターから3Dプリントされた銅製ロケットエンジン部品を取り出す様子。ウルサ・メジャー社は、これらの部品をコロラド州バートハウドの本社で高温燃焼試験に使用する予定です。これまでにウルサ・メジャー社は 50 基以上の段階燃焼ロケットエンジンを製造し、試験しており、年末までに 30 社の顧客に納入する予定です。現在までに、Ursa Major エンジンは 36,000 秒以上の稼働時間を蓄積しており、これは初飛行前のテストにおける一般的なエンジンよりもはるかに長い時間です。

Ursa Major の急速なロケットエンジン製造技術は、空中打ち上げから極超音速飛行、軌道上での複数回の再起動まで、将来のミッションに対応できるようになります。

Ursa Majorは3Dプリントロケットエンジン部品の最初のバッチを納品し、建設期間を6か月から1か月に短縮しました。

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