インカスと欧州宇宙機関は、月の廃棄物を使って部品を印刷することで、ステレオリソグラフィー（LMM）プロセスの新しい可能性を解き放つために協力しています。

この投稿は warrior bear によって 2021-10-10 22:33 に最後に編集されました。

2021年10月10日、アンタークティックベアは、オーストリアのエンジニアリング会社兼OEMスタートアップ企業であるIncusが、欧州宇宙機関と提携し、月面のスクラップ金属を加工して月面ステーション用の3Dプリントスペアパーツを製造する方法を研究していることを知りました。
セラミック3Dプリント専門企業のLithozと、ドイツの宇宙技術グループOHB SEの子会社であるOHB Systemも、この18か月のプロジェクトに参加する予定だ。この期間中、パートナーは協力して、微小重力環境でのIncusのリソグラフィーベースの金属製造（LMM）3Dプリント技術の開発とテストを行い、月面で入手可能なスクラップ金属を処理して高品質の最終用途スペアパーツを製造する実現可能性を評価します。
Incus の CEO である Gerald Mitteramskogler 博士は、次のように述べています。「Incus はこのプロジェクトに参加できることを大変嬉しく思っています。これは、宇宙で当社の LMM 技術の実用性能をテストする絶好の機会となります。当社のソリューションは、このような環境で部品を製造するという厳しい要件を満たすのに最適です。」
△ LMMで製作した3Dプリントパーツ。写真提供：Incus。
インカスのLMMテクノロジー
Incus は 2019 年に Lithoz の R&D ラボから設立され、3D 印刷技術の受賞歴のある投資家である AM Ventures ポートフォリオのメンバーです。
同社のLMM技術は、ステレオリソグラフィー（SLA）やデジタル光処理（DLP）などのバット重合技術に基づいていますが、これらのプロセスとは異なり、固化する材料には金属粒子が含まれています。その後、印刷された部品は剥離され、焼結されて固体金属部品が形成されます。 Incus の技術は、溶接不可能な金属を加工することができ、20 ミクロンほどの小さな金属粒子を含む樹脂材料も扱うことができます。
Formnext 2019 で、Incus は LMM プロセスを採用した主力の金属 3D プリンター、Hammer Lab35 を発表しました。このマシンは、機能プロトタイプや量産前製造用の複雑な形状を生成できる 3D 印刷プロセスに対する製造業界の高まる需要を満たすように設計されています。
Incusは2020年3月に最初のリリースを発表した後、今年初めにマシンの量産に入り、顧客基盤を拡大し続けています。
△HammerLab35 3Dプリンター。画像提供：Incus。
月の廃棄物から部品を3Dプリントする<br /> 地球上では、Incus の LMM プロセスにより、優れた表面仕上げと金属射出成形で製造された部品と同様の材料特性を備えた 3D プリント部品が生成されます。現在、ESA、Lithoz、OHBの最新の協力により、宇宙船の能力が微小重力下で調査される予定です。
月面基地の維持には、貨物、研究資材、機器の継続的な供給が必要です。さらに、ミッション中に個々のコンポーネントが故障した場合に備えて、スペアパーツも必要です。
このようなミッションでは自給自足が求められるため、ESA は生産廃棄物や廃棄部品など、月面に存在する既存の材料を再利用する実現可能性を調査するようになりました。このリソースを使用して、月面宇宙船や宇宙ステーションの機内で、必要に応じてスペアパーツを製造できれば、生産廃棄物を最小限に抑えながら、地球からの貨物ミッションのコストと回数を大幅に削減できます。
欧州宇宙機関の材料およびプロセスエンジニアであるマルティナ・マイスナー博士は、次のように語っています。「地球外での製造は、欧州宇宙機関が熱心に研究している非常に興味深いテーマです。彼らの目標は、これらの製造コンセプトを改良し、地球上で実証し、最終的には宇宙で実装できるようにすることです。」
△パートナーが今後 18 か月以内に実行したいと考えているプロジェクトのワークフロー。画像はIncusより。
Incus の LMM 技術は、リサイクルされた金属スクラップからスペアパーツを製造できるため、このプロジェクトに選ばれました。パートナーは、この能力が月面での金属スクラップ粉末のリサイクルに応用できる可能性があると期待している。
一方、LMM プロセスでは、ペーストまたは懸濁液を原料として使用し、高度に球形のガス噴霧粉末または支持構造の使用に依存しません。対照的に、この方法で印刷された部品は、時間のかかる手作業によるやり直しを必要とせず、オペレーターにとって安全な脱型プロセスによって分離されます。
Lithoz 社の材料開発責任者であるマーティン・シュウェンテンヴァイン博士は、次のように述べています。「Incus 社と Lithoz 社が開発したリソグラフィー技術により、高精度 3D 印刷と高性能金属およびセラミックスを組み合わせることが可能になり、しかも極めて高い資源効率を維持できます。これらのコンセプトはすでに地球上で実証されていますが、このようなプロジェクトでの活動は、技術ギャップを埋め、宇宙環境での積層造形を可能にするために不可欠です。」
この共同プロジェクトの最終目標は、月面で入手可能なスクラップ金属をLMMでどのように処理できるかを評価し、廃棄物ゼロで高品質の部品を生産することです。パートナーは18か月間にわたり、金属粉末が月の塵に汚染される可能性など、宇宙環境の制約が印刷プロセスにどのような影響を与えるかを調査する。
この共同研究では、不純物が焼結に与える影響と、その結果として印刷された部品の微細構造も評価し、微小重力下での LMM プロセスに最適なバインダーの量と種類を決定します。これにより、パートナーは部品生産のための宇宙での持続可能な製造チェーンの開発を目指します。
OHB Systemsの有人宇宙飛行システムのアントネッラ・スガンバティ氏は次のように語った。「このコンセプトは、既存の月面素材の使用と月面基地でのスクラップ金属のリサイクルを通じて地球への依存を減らし、月面居住地の持続可能性を保証する唯一のソリューションです。このプロジェクトとこの新しいLMMプロセスは、この技術が宇宙でうまく機能する可能性があるため、月面居住地の実現に向けた重要な一歩となるでしょう。」
△ LMMプロセスで製造された3Dプリント部品。写真提供：Incus。
宇宙素材を使った3Dプリント<br /> 近年、数カ国の宇宙機関は、月面に恒久的な居住地を建設することを目指しており、積層造形への関心が高まっている。その結果、リサイクルされた石材など、現地の材料を使って月面の構造物を造る方法についての研究も活発化しています。
たとえば、MOONRISE プロジェクトの一環として、ブラウンシュヴァイク工科大学とハノーバーレーザーセンターの科学者は、無重力状態での月の岩石を使った 3D プリントの実現可能性を調査しました。また、テキサスを拠点とする建設会社ICONは最近、砕石から宇宙構造物を印刷できる斬新な3Dプリンターのプロトタイプを開発する契約をNASAから獲得した。
一方、ロシアの宇宙機関ロスコスモスは、月面の現地の材料から作られた3Dプリント構造物の実験を行っている。最近、NASA は、ミッションクリティカルな宇宙システムの専門家である Redwire から国際宇宙ステーションへの研究を開始し、オンデマンドで月面構造物を建設するための 3D プリントされたサンダーストーンの実現可能性を判断することを目標としています。

インカスと欧州宇宙機関は、月の廃棄物を使って部品を印刷することで、ステレオリソグラフィー（LMM）プロセスの新しい可能性を解き放つために協力しています。

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