アーク積層造形技術と航空宇宙が出会うと、どのような火花が散るのでしょうか?

出典: エニグマ

2022年4月24日は第7回「中国宇宙の日」です。この日はわが国初の人工衛星「東方紅1号」の打ち上げ記念日でもあります。今年の「中国宇宙の日」のテーマは「宇宙が夢を照らす」です。それでは、皆さんに科学的な知識を広めましょう。アーク積層造形技術は、有人宇宙飛行に向けてどのように進化していくのでしょうか?

アーク積層造形技術<br /> ワイヤアーク積層造形（WAAM）は、電気アークまたはプラズマアークを熱源として金属溶接ワイヤを溶かし、プログラムまたはソフトウェア制御による層ごとのクラッディングの原理を採用し、3次元デジタルモデルに従ってワイヤ表面本体から製品の形状とサイズの要件に近い3次元金属ブランクを製造する高度なデジタル製造技術です。

航空宇宙分野におけるアーク積層造形技術の応用事例
衛星コネクタハウジング
2013年9月25日、わが国は酒泉衛星発射センターで固体燃料ロケット「快舟1A」を使用し、実験衛星「微心宇宙1号」を所定の軌道に乗せました。その中核部品の一つであるコネクタシェルは、中国北方工業集団公司寧波材料研究所で製造されました。

コネクタシェルはロケットと衛星のインターフェースであり、ロケットのロック解除と分離、軌道への投入を確実にするための重要なコンポーネントです。この製品の製造は比較的複雑です。従来の溶接方法を使用すると、欠陥が発生しやすく、歩留まりが低く、時間と経済コストが高くなります。寧波材料研究所の関連チームはアーク積層造形技術を採用し、積層プロセスにおける大変形、高い加工難易度、複雑な後処理などの技術的困難をうまく克服しました。この技術は、成形速度が速く、成形部品のサイズが柔軟であるなどの利点があり、特に大型で複雑な形状の部品の効率的かつ迅速な試作に適しています。

実物大チタン圧力容器プロトタイプ
2019年3月7日、タレス・アレニア・スペースのチームは、将来の宇宙探査有人ミッションに向けた初の実物大チタン圧力容器プロトタイプの製造に成功しました。圧力容器は高さ約1m、重量約8.5kgで、チタン合金（Ti-6Al-4V）で作られており、ワイヤアーク積層造形（WAAM）プロセスを使用して堆積されています。 WAAM はデジタル図面から最終構造に直接移行できるため、2 つの別々の部品を 1 つのコンポーネントに統合し、長時間の鍛造プロセスを不要にし、機械加工によって生成されるスクラップの量を大幅に削減します。この AM 方式を使用することで、チームは従来のプロセスで製造された容器に比べて原材料の使用量を 30 分の 1 に抑えることができました。

つまり、製造される容器 1 つにつき 200 キログラム以上の Ti-6Al-4V を節約できることになります。

再利用可能なロケット
レラティビティ社は、テラン1と呼ばれる高さ200フィートの軌道ロケットのほぼすべての部品を3Dプリントする計画だ。他のロケット工場では、特定の部品を素早く設計するために 3D プリンターを使用していますが、そのほとんどは複雑なサプライチェーンを通じてサプライヤーから調達されています。フラティビティでは、ロケットの部品はほぼすべて、何百もの小さな部品を置き換えることができる複雑に設計された部品に金属を吹き付ける単腕ロボットによって製造されています。ロケットの約90％は3Dプリントされています。このため、従来のロケットで使用される10万個以上の部品と比較して、1,000個未満の部品しか使用できないとRelativityは述べている。

レラティビティ・スペース社は2022年に世界初の3Dプリントロケットを打ち上げる計画だと報じられている。

エニグマアーク添加剤が宇宙飛行の夢を照らす<br /> エニグマは2011年に設立され、11年間にわたりアーク積層造形技術に深く携わり、国内のアーク積層造形技術で主導的な地位を占めている企業です。同社は常に「一定の社会的責任と存在価値を担う能力を持つ革新的なテクノロジー企業」というビジョンを堅持しています。独自のアーク積層造形技術の蓄積と独自に開発したアーク積層造形設備を頼りに、航空宇宙ユーザーと緊密に連絡を取り、この分野でより革新的な研究と応用を続けています。

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