ランチャーは金属3Dプリントを使用して衛星輸送オービターの部品を低コストで製造

2022年6月、アンタークティック・ベアは、カリフォルニアに拠点を置く宇宙スタートアップ企業ランチャーが衛星輸送車両とペイロードプラットフォーム「オービター」を組み立てており、最初のミッションであるSN1を完了する予定であることを知りました。この飛行ハードウェアは、2022年10月にSpaceXのFalcon 9で宇宙に飛行する予定です。同社は、このアセンブリのすべて（留め具を除く）が社内で設計・製造されており、 Velo3DのSapphire 3Dプリントシステムが高性能金属部品の製造に大きく貢献していることを明らかにした。

SpaceX SmallSat Rideshare プログラムでは、Launcher の Orbiter 衛星輸送車両とプラットフォームを宇宙に送り出すと、各ミッションで最大 400 キログラムの CubeSat と小型衛星を運び、目的の軌道に正確に配置します。同社は2024年から、ランチャー・ライトと呼ばれる液体燃料ロケットによる打ち上げサービスも開始する予定で、このロケットはそれぞれ150kgと105kgのペイロードを低軌道（LEO）と太陽同期軌道（SSO）に運ぶ予定だ。

オービターはロケットの3段設計の最上部であり、ロケットの最後の部分です。 SpaceXが2020年初頭にファルコン9ロケットの「ペイロードスペース」の販売を開始すると発表したとき、Launcherチームは自社の衛星展開システムを他の打ち上げプラットフォームと互換性を持たせることができることに気づき、このプロジェクトを迅速に進めることを決定しました。

△ランチャーのオービター衛星伝送車両とプラットフォーム。 3Dプリントエンジンを搭載したランチャーのオービター衛星輸送車両とプラットフォームは、10月に初めて宇宙に到達する予定だ。

3Dプリントの主要コンポーネント
1. ランチャーは積層造形（AM）技術を使用して、設計図に基づいてロケットエンジンを改良および設計します。その中には、製造が非常に難しく、通常の加工方法では入手できない金属部品もあり、このとき、元SpaceX AMマネージャーのティム・ベリー氏が率いるチームはVelo3Dを選択しました。 Velo3D が Launcher 用に最初にプリントした部品は、エンジンのシュラウド付きインペラです。これは、毎分 30,000 回転 (rpm) の速度で回転し、300 バールを超える出口圧力に耐える必要がある、極めて重要で複雑なインコネル部品です。しかしベリー氏は、チームが課題に応え、「期待を上回る」完成品を生み出したと語った。

△ランチャーの4つのオービターエンジンは、Velo3Dの技術を使用して積層製造されています。ランチャーの 4 つのオービターエンジンは、Velo3D のテクノロジーを使用して積層製造されました。

それ以来、Velo3D は下請け業者から Launcher のパートナーとなり、Launcher は現在、独自の付加製造装置やその他の金属加工機械に投資しています。ランチャーの創設者兼CEOのマックス氏は、この動きにより同社が迅速で柔軟性があり、コスト競争力のある製造という利点を得ることになると考えている。これは、業界最低のコストで自社の軌道衛星に最高の推進力を与えることを決意している企業にとって、極めて重要なことです。しかし、この目標を達成するには、Launcher が社内に設計および製造能力を備えている必要があります。「分離リング、推進システム、またはサポート構造を第三者から購入するたびに、コストとリードタイムは通常 10 倍に増加します」とベリー氏は指摘します。「そのため、エンジンの設計、印刷、テストに 1 週間ほどかかる代わりに、外部のサプライヤーと協力すると 2 ～ 3 か月かかる場合があります。時間と費用が高すぎるのです。」

2. 燃料タンクは3Dプリントに適した典型的な例です。 1 平方インチあたり 3,000 ポンド (psi) に耐えられる宇宙グレードのタンクを探している場合、特に特注品の場合は、通常 8 か月から 2 年のリードタイムを受け入れる必要があります。しかしベリー氏は、自社の製造方法では上記の石油タンクの製造には全く問題はなく、それほど長く待つ必要はないと強調した。オービターの22リットルタンクはサファイアの造形容積と一致したため、ランチャーはインコネルで部品を印刷し始めました。性能はかなり良いが、ベリー氏と彼のチームは、宇宙船に非常に適したより軽いチタンに切り替えることで設計を最適化したいと考えている。

△Velo3Dがプリントしたばかりのチタン製燃料タンク。 Launcher は、Velo3D Sapphire 金属積層製造システムを使用して、より軽量な燃料タンクを作成しました。

3. 社内で印刷および製造できるため、Launcher は時間やコストを犠牲にすることなく、より優れたデザインを継続的に生み出し、より高いパフォーマンスを提供できます。現在、同社はサファイアシステム上でブラケットやその他の二次構造、燃焼室、インジェクターなどさまざまなコンポーネントを 3D プリントしており、これらはすべてカリフォルニア州ホーソーンにあるランチャーの新本社の 24,000 平方フィートの工場で製造されています。同社は、低コストで一体化可能な24インチ分離リング（オービターをSpaceX Falcon 9から分離するために自社開発された飛行ハードウェア）を他のスタートアップ企業にも販売している。

△自社開発の低コスト24インチロケット用分離リング。ランチャー社が自社開発した低コストの 24 インチ軌道分離リング。画像は LinkedIn 経由の Launcher 提供。

宇宙探査<br /> 1か月前、ランチャー社はオービターの初飛行の顧客リストを発表したが、その中には衛星開発業者のスカイライン・セレスティアル、NPCスペースマインド、イノーバ・スペースのほか、学生が運営する宇宙研究団体、カリフォルニア工科大学ポモナ校のブロンコ・スペースやスタンフォード大学が含まれていた。

△LauncherのOrbiter SN1の統合が進行中です。ランチャーへのオービター SN1 の統合が進行中です。

構造、推進力、航空電子機器のコンポーネントの大部分は社内で設計・製造されているため、Orbiter は専用機 1 機あたり 40 万ドルという業界トップクラスの価格 (SpaceX の飛行コストを除く) で顧客に提供しています。同時に、ミッション要件に応じて、1キログラムあたり8,000〜25,000米ドル（SpaceXの飛行コストを含む）の価格で、Orbiterの顧客に打ち上げおよび軌道転送サービスも提供されます。

ハオット氏によると、今後の初飛行実験では、ペイロードの転送とホスティングのサービスに対するユーザーの需要が実証される予定であり、これはオービターが提供する共有リソースを使用して非常に効率的に提供できるという。発売まで残り110日を切りました。今年最も注目される製品の一つと言えるでしょう。一緒に楽しみに待ちましょう！

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