UTSA は米国国防総省から軍事防衛 3D プリントの信頼性向上のための助成金を受領

2022年3月9日、テキサス大学サンアントニオ校の研究者らは、航空機の主要機械部品を含む製造における3Dプリントの利用に関する米軍の能力を向上させるデータモデルの開発を目指し、米国国防総省（DoD）陸軍研究局から659,970ドルの研究資金を受け取った。

「現在の金属積層造形における課題の 1 つは、印刷された部品の機械的特性 (剛性や強度など) を 100% の確実性で把握することが難しいことです」と、UTSA 機械工学部の助教授である David Restrepo 氏は述べています。「3D 製造では、設計基準と比較してコンポーネントシステムのばらつきを予測または削減できることも重要です。」

△UTSA の研究員 Arturo Montoya、Harry Millwater、David Restrepo が Renishaw 3D プリンターの前に立っています。画像提供：UTSA
国防総省における 3D プリント調達<br /> アンタークティックベアは、昨年2月に初の公式付加製造戦略を発表して以来、米国防総省が3Dプリントに多額の科学研究資金を投入し、さまざまな防衛関連分野での3Dプリントの利用促進に努めていることを知った。

3D プリンティングポリシーを発表して間もなく、国防総省はバインダージェッティング 3D プリンティング OEM の ExOne に 160 万ドルの契約を授与し、さまざまな環境でスペアパーツを製造できるポータブル 3D プリンティングシステムの開発を委託しました。 40フィートの野外シェルターに収容された「頑丈な3Dプリントポッド」は、陸上、海上、空中に配備され、戦場、災害救助活動、その他の遠隔作戦を支援することができる。

「バインダージェット3Dプリンティングは、そのスピード、材料の柔軟性、使いやすさから、軍事用途にとって極めて重要な製造技術です」と、エックスワンのCEO、ジョン・ハートナーは述べています。「米国防総省やその他のパートナーと協力し、当社の3Dプリンターの柔軟性と耐久性をさらに高められることを大変嬉しく思います。これは、当社の他の製造業のお客様にもメリットをもたらすでしょう。最も重要なことは、当社の技術が今から重要なニーズに迅速に対応するために重要な役割を果たすと確信していることです。」

△ExOneのポータブル3Dプリントキャビン。画像提供：ExOne
バインダー国防 3D プリントシェルター<br /> 同社はまた、軍用エンジンの製造を可能にする独自のアップグレードを備えた、産業用バインダージェットシステムの特別な軍用バージョンを開発する予定です。 ExOneは、セラミックや金属を含む20種類以上の付加製造用粉末を3Dプリントできるようになると述べている。

ExOne は、バインダージェッティングシステムで使用するために 20 種類以上の材料を認証しています。画像提供：ExOne
積層造形における信頼性の向上<br /> 3D プリントの利点はよく知られていますが、研究者は、特にレーザー焼結ベースのプロセスでは、粉末が冷却して固まるときの部品の機械的特性と安定性の不確実性が、現在の 3D プリントプロセスにおける大きな課題であると分析しています。

「私たちはレーザー焼結プロセスをモデル化し、それを計算的に分析して、3Dプリントで製造された部品の機械的特性と寸法安定性を予測しています」とレストレポ氏は語った。「計算の面では、UTSA で開発された感度分析がデータの中核技術として機能します。この独自の技術により、積層造形部品の機械的特性、信頼性、グレードを予測できるようになります。」

Restrepo 氏が率いる UTSA チームは、将来的にさらに信頼性の高い金属 3D プリント製品につながる可能性のあるモデリングアルゴリズム用の新しい計算システムを開発しています。

△レニショー3Dプリンター。写真はGoogleから
レニショー 3D プリンター<br /> チームは現在、Renishaw 3D プリンターを含む、UTSA の Makerspace 内のリソースを活用しています。この機械は、研究者が部品を製造し、金属 3D プリント品質分析システムの有効性を証明したり、計算に変更を加えたりするためのデータを収集するのに役立ちます。 UTSA のハリー・ミルウォーター教授は誇らしげにこう語っています。「彼らの Renishaw 3D は、学生がロードランナーとしての在籍期間中に研究を実施し、3D 分野における優れた 3D プリントの才能の探求と育成に貢献するために最大限に活用できる業界最先端のツールです。」

現在、米国は国防科学技術と人材育成の方向において3Dプリント技術を非常に重視しています。国防総省は、積層造形データの専門家であるSenvolに新たな資金を提供し、Senvol ML機械学習ソフトウェアの開発に投資し、3DプリントロケットメーカーのRelativity Spaceと宇宙軌道打ち上げ契約を締結し、完全に3DプリントされたロケットTerran 1を使用して低地球軌道（LEO）にペイロードを打ち上げました。

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