ボーイングは極超音速飛行部品の3Dプリント技術開発のためAFRLから50万ドルの資金提供を受ける

2022年3月3日、アンタークティックベアは、米国の国立3DプリントアクセラレータであるAmericaMakesが、航空機メーカーのボーイングが率いるチームに、米空軍研究所（AFRL）の資金として50万ドルを授与したことを知りました。
ボーイングは、America Makesの「MAGMA」プロジェクトに選ばれ、今後はRPM Innovationsと協力して高速飛行部品に関する3Dプリント技術を開発する予定です。具体的には、チームは設計アプローチを継続的に改良していきます。これにより、極超音速環境で変形しやすい部品の信頼性が向上すると考えられます。
「これらの取り組みは、複雑な幾何学的特徴を持つ多種多様な製品の製造に役立つでしょう。また、これらの取り組みから得られる重要な教訓が、複雑な 3D プリント部品の生産量の増加に役立つことが期待されます」と、American Manufacturing のテクニカルディレクターである Brandon D. Ribic 博士は述べています。
△オハイオ州ヤングスタウンにあるアメリカメイクスビル。写真はAmerica Makesより。
America Makes の革新力<br /> America Makes は、2012 年にオハイオ州ヤングスタウンで設立されて以来、米国の世界的な製造競争力を高める形で 3D プリントの導入を加速させることに取り組んできました。この目標を達成するために、研究所はプロジェクト募集方式を採用しました。このようにして、メンバー組織が一般的な 3D プリントの問題に対する新しいソリューションを提供できるようサポートします。
製造業協会は過去 12 か月間に、同様の取り組みをいくつか立ち上げてきました。その中には、現場での監視と認定から部品の欠陥検出や軽量化まで、6 つの異なる分野を対象に、3D プリントの成熟度を高めるプロジェクトに 50 万ドルを寄付することを約束した最新の Rapid Innovation Initiative (RIC) も含まれます。
同研究所は2021年6月、革新的でコスト効率とエネルギー効率に優れた付加製造方法の開発を促進するためのプロジェクトに対して160万ドルの公募を行うことも発表した。 AFRL の支援を受けて、America Makes は欠陥を軽減する新しい方法を模索し続けるだけでなく、新しいトレーニングや高温材料の認定方法も目標としています。
最近、3D プリンティングアクセラレータは、高速アプリケーション向けの部品の付加製造で発生する問題を克服することに重点を置いています。同局は昨年、高速変形を防ぐための非DED方式を求めて50万ドルの「LAVA」プロジェクト募集を開始し、現在、America Makesは同様の名前と同様の目標を掲げた「MAGMA」イニシアチブを開始した。
△AmericaMakesは、3Dプリント技術の導入を促進するためにAFRLから3億2,200万ドルの予算を獲得しており、そのメンバーは主に産業界、学界、政府、労働力、経済開発組織から構成されています。写真提供：AmericaMakes。
高速研究開発に50万ドルを投資<br /> America Makes の Hypersonic Additive Manufacturing イニシアチブの一環として、同組織は高速アプリケーション向けの Additive Manufacturing Geometry Management Methodology と、高速アプリケーションに展開するための 3D 印刷技術の開発を促進する「MAGMA」プロジェクトを確立しました。
America Makes が 2021 年 10 月に初めて MAGMA プロジェクトイニシアチブを呼びかけたとき、積層造形が米国企業による複雑なカスタム部品のリードタイムの短縮にますます役立っていることが概説されました。しかし、同研究所は、製品の形状に許容できない差異を引き起こす可能性のあるさまざまな要因など、積層造形に現在存在するいくつかの問題も指摘しており、これにより3Dプリント部品は高速環境での使用に適さなくなる。
この問題を克服するために、America Makes は、関連製品の幾何学的許容基準を測定可能な形で定義するのに役立つ 3D プリントに関する改善提案を求めてきました。同団体は、応募作品は統計分析から新しい設計ツールの作成まで多岐にわたり、応募者に一定のルールを強制するのではなく、イノベーションを奨励していると述べた。
ボーイング社とRPMイノベーションズ社がMAGMAの入札の勝者として発表されたが、両社の極超音速研究は機密性が高いため、提出された研究のほとんどは公表されなかった。しかし、RPM Innovations は DED 3D プリントを使用して部品を製造および修理することに特化しているため、同社の Freeform プロセスがチームのアプローチに役割を果たした可能性は高いと考えられます。
さらに、リビック氏は、このプロジェクトの成果は、サプライヤーがさまざまな高速アプリケーション向けの付加製造技術をより深く理解するのに役立つ可能性があると述べた。さらに、ボーイングがこの取り組みに参加しているという事実は、そのアプリケーションが航空機、航空宇宙、防衛製造を中心とした同社の中核事業と密接に結びつくことを示唆している。
△米国政府の支援を受けた組織は長年にわたり、極超音速の研究開発に多額の資金を投資してきた。画像はNASAより。
米国防衛における極超音速研究<br /> ロシアのウクライナ侵攻をめぐって世界的な緊張が高まる中、米国の極超音速技術の重要性はかつてないほど明らかになっている。実際、ロシア軍は紛争に先立って最新のキンジャールミサイルの試験を行っており、このミサイルを搭載できるミグ31ジェット機のエンジンを3Dプリントでアップグレードしていると言われている。
幸いなことに、米国とその同盟国は極超音速研究に精通しており、国防総省（DoD）はこの分野の進歩を可能にするために頻繁に3Dプリンティングを活用している。たとえば、2021 年 10 月、国防総省は極超音速研究開発プロジェクトに 2,550 万ドルを授与しました。このプロジェクトでは、極超音速飛行の進歩に向けて 3D プリント、機械学習、非破壊検査方法を導入することが期待されています。
同じ頃、米国海軍水上戦闘センター・ダルグレン部門（NSWCDD）も極超音速研究開発に注力する意向を発表した。ジョンズ・ホプキンス大学やマイアミ大学と協力する同グループは、3Dプリントなどの先進技術を活用し、ダルグレン氏を海軍における極超音速兵器の統合のリーダーに位置付けることを目標としているという。

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