Makerbot 3D プリント技術が NASA の自律型月面探査車の設計を支援

2021年9月23日、アンタークティック・ベアは、米国の防衛関連企業ロッキード・マーティンが、NASAの月再訪問ミッションに配備される可能性のあるAI駆動型月面探査車のコンポーネントの設計とテストにMakerBotの3Dプリント技術を使用したことを知りました。
ロッキード・マーティンの高度技術センター (ATC) は、MakerBot の METHOD X を使用して、車両のシステムハウジングとセンサーブラケットの開発を加速することができました。プロトタイプは、砂漠の熱から紫外線や湿気への暴露まであらゆるものに耐えられる ABS 素材から 3D プリントされており、宇宙の過酷な環境に耐えられる探査車を開発するための理想的なツールとなっています。

ロッキード・マーティン・スペースのシニア機械エンジニア、アーロン・クリスチャン氏は次のように説明しています。「ATC ローバーは、当社が社内で設計・開発したテストプラットフォームです。この手頃な価格のモジュール式テストプラットフォームにより、3D プリントを使用して設計を迅速に変更し、軍事、捜索救助、原子力用途、あるいは極限環境での自律走行のニーズなど、他の用途に合わせて設計を変更できます。自律走行車は、月面を探索し、火星やその先まで宇宙探査を続けるための最良の方法です。」

ロッキード・マーティン航空管制局
ロッキード・マーティンは「次世代」技術を探求するために、数多くの3Dプリント企業と協力して航空宇宙プロジェクトを推進してきた。同社は昨年、潜在的に危険な極低温管理システムを試験のために軌道上に打ち上げることができるロケットの開発で、レラティビティ・スペース社と協力し始めた。
同社は宇宙ソフトウェアのニーズに対応するため、Sigma Labs とその工程内品質保証技術 PrintRite3D も契約しました。また、同社は社内の技術力の開発も検討しており、3Dプリンターと「仮想没入型環境」を備えた3億5000万ドルの衛星生産施設を開設する予定だ。
一方、カリフォルニア州の ATC では、ロッキード・マーティンが比較的小規模な 3D プリントラボを設立しましたが、その重要性を過小評価することはできません。この施設は約 5 年間 MakerBot の技術の拠点となっており、チームは実際の環境でテストベッドを作成し、生産に移る前に部品を評価することができます。
同社はこれらのモデルを自社で製造することで、外注するよりも迅速かつ安価に設計を繰り返すことができ、顧客のニーズにより適切に対応できるようになるという。
「現場で 3D プリントを行うことには大きなメリットがあります」と ATC のラボマネージャー、アリッサルイス氏は語ります。「3D プリントがなければ、部品を加工のために外部に送らなければならず、リードタイムが長くなり、コストが増加する可能性があります。ラボの 3D プリンターは、試作をより効率的に行うのに役立ち、部品を時間通りに予算内で納品できます。」
△ロッキード・マーティンの先端技術センターに、MakerBot の METHOD X 3D プリンターが設置されました。写真提供：MakerBot
METHOD X の使用<br /> 最近METHOD Xを導入したATCのエンジニアは、ナイロンカーボンファイバーやABS素材で印刷し、ゼネラルモーターズ向けのオフロード車の生産キットを作成できるようになりました。この探査車は完全に自律的であり、NASAのアルテミス計画の一環として建造され、月面のより広い領域を探索し、より深い科学的研究を実施することが可能になる。
プロトタイプが単独でこのような長期のミッションを遂行できるほど十分に強力であることを確認するために、ATC チームはモデルを 3D プリントし、テストのために月面の環境にさらし始めました。この車はストラタシスの SR-30 可溶性サポート材でも接着されており、ABS パーツに十分に滑らかな表面と、タスクを完了するために必要な理想的な特性を提供すると言われています。
さらに、エンジニアが最適化と反復作業を行う必要があったコンポーネントの 1 つは、ローバーのナビゲーションに不可欠な LIDAR 検出システム用のブラケットでした。 MakerBot のプロトタイピングを通じて、チームはさまざまなカメラ、アンテナ、距離計のアクセサリを取り付けることができ、過熱を防ぐためのチャネルを統合したモジュラーソリューションを考案することに成功しました。
探査機に組み込まれた電子機器ハウジングも、壊れやすい内部部品が落下したり壊れたりしないように、3Dプリント技術を使用して段階的に交換されている。研究チームは、この検出器はまだ「開発の初期段階」にあると述べているが、開発の背後にある技術がコスト削減に役立ち、宇宙製造アプリケーションにおける設計の可能性をさらに広げることができると信じている。
クリスチャン氏はさらにこう付け加えた。「3D プリントにより、月面探査車に必要な留め具の数と部品の数が減り、コストを大幅に削減できます。また、地球上ですでに部品の設計、印刷、テストが済んでいるため、将来的には宇宙での現地組み立てへの道が開かれます。材料と部品の実現可能性が証明されているため、将来の宇宙環境で同じ部品を 3D プリントして使用できることが予測されます。」
△エンジニアがローバーの 3D プリント LIDAR ブラケットのプロトタイプをモデル化します。画像提供：MakerBot
METHOD Xの高コストパフォーマンス
METHOD X は、デスクトップシステムと産業用システム間の市場ギャップを埋めるために設計されており、集中的な最終用途アプリケーション向けの部品を製造する能力をますます実証しています。昨年1月、製品エンジニアリング会社CALLUMは、限定版アストンマーティンのプロトタイプ、ツール、少量生産部品を3Dプリントするためのマシンを導入した。
同様に、モータースポーツエンジニアリング会社 Prodrive は、2021 年ダカールラリーに出場するバーレーンレイドエクストリームチームのハンター T1 車両用に 30 を超える車両部品を METHODX を使用して製造しました。チームはパンデミックのためにT1開発の合理化を余儀なくされたが、部品の迅速な試作とメンテナンスには3Dプリントが最適であることに気付いたという。
他にも、推進システムの専門企業であるトリトン・スペース・テクノロジーズも宇宙テストにMETHOD Xを使用し、昨年は月面着陸を目指す顧客のために機能的なバルブのプロトタイプを3Dプリントした。これにより、生産プロセスをより細かく制御しながら、納期を数日から数時間に短縮できるようになりました。

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