中国航天科学工業集団第二アカデミー：画期的な出来事！航空機製品の複雑な構造の3Dプリント一体製造を実現！

出典：中国航空宇宙科学工業集団第二アカデミー中国航空宇宙科学工業集団第二アカデミー第二総合設計部（以下、第二部）は1958年に設立され、我が国で最先端科学技術と研究開発に従事した最も古い部門であり、我が国で最も重要なミサイル兵器システムの研究と生産部門であり、航空宇宙防衛の発展における主導的な部門です。
第二学院第二部は8月27日、ある種類の航空機製品の複雑な構造の3Dプリント統合製造を実現したと発表し、これは航空宇宙分野における航空機開発への3Dプリント技術の応用における重要なマイルストーンであり、航空機の軽量レベルをさらに向上させ、将来の次世代航空機の開発に強力なサポートを提供すると指摘した。
中国航空宇宙科学産業公司第二研究院第二部は、ある種の航空機製品の複雑な構造の3Dプリント統合製造を実現しました。画像出典：中国航空宇宙科学工業公司第二研究院第二部提供の写真。航空機構造製品の「金型フリー」製造により、生産効率が2倍に向上しました。性能が低下しないことを保証した上で、コストをほぼ半分に削減し、従来の生産モデルにおける処理時間の長さ、品質管理の難しさ、高コストの問題を解決しました。3Dプリント統合成形技術により、デジタル製造能力が大幅に向上しました。
第2部門の専門家は、航空宇宙製品には多くの構造部品があり、生産サイクルが長く、コストが高いことを紹介しました。以前は、複雑な構造の製品のコンポーネントセットは、数十個の部品で構成されることがよくありました。各部品には 3 次元モデルと「パーソナライズされた」プロセスフロー設計が必要で、その後、デジタル工作機械で 1 つずつ製造および処理されていました。生産サイクルは、多くの場合、数か月単位で計算されていました。同時に、「旋削、フライス加工、平削り、研削」などの従来の加工プロセスの制限により、航空機を「スリム化」することは非常に困難であり、航空機の性能向上に直接影響します。場合によっては、構造設計者は数グラムの重量を減らすために多大な努力をします。
現在、3Dプリント技術により、積層造形のための統合構造設計と製造が実現され、複雑な部品の部品点数を大幅に削減できます。統合された3次元モデリング後、3Dプリンターに直接インポートして成形できます。1台のプリンターで複数の部品を同時に印刷でき、製造時間は数か月から10日以上に短縮されます。同時に、部品点数が削減されるため、部品の組み立て工程も簡素化され、構造の信頼性と組み立て効率が大幅に向上します。

3D プリントに基づく最適化された設計により、設計者は「旋削、フライス加工、平削り、研削」などの従来の機械加工プロセスの限界を打ち破り、メッシュサポートや中空フローチャネルなどのより最適化された構造形式を採用することを選択できます。従来の棒材や管材の加工方法に比べ、「一度の成形と少量の加工」で効率的な生産が可能になりました。「ワンタイム成形」3Dプリント製品の場合、構造設置面など表面精度要求が比較的高い局所領域に少量の微細加工を施すだけで部品生産が完了するため、生産効率が大幅に向上します。
第二部門3Dプリント青年イノベーションスタジオの責任者である金氏は、チームは国内外の3Dプリント技術の発展動向を常に把握し、新技術、新方法、新プロセスを積極的に研究・応用し、複数のプロジェクトの軽量構造設計と統合製造の問題解決を主導し、先進的な航空機向けに、より軽く、より強く、より耐熱性の高い「鋼の骨」を作り出すことに努めていると語った。
3Dプリント技術は、金属粉末や金属線を原料とし、レイヤーバイレイヤー印刷と積層成形により部品の一体成形を実現する製造技術です。デジタルモデリング、電気機械制御、材料科学、プロセス技術など、複数の分野を横断的に統合し、成形精度が高く、製造サイクルが短く、複雑な形状や中空構造を成形できるという特徴があります。航空宇宙製品の「軽量、高性能、迅速な開発」の設計と製造のニーズを満たすことができ、航空宇宙分野の構造設計と製造技術の変化の将来の方向の1つと考えられています。

これまでの「第13次5カ年計画」期間中、第2部門は3Dプリント技術の発展に歩調を合わせ、積層造形構造製品の設計と応用探索を行い、複雑な位相構造モデリング技術、最適化シミュレーション分析技術、デジタル製造シミュレーション技術、新素材応用などの研究を行ってきました。当社は、「競争」「研究」「応用」などさまざまな形を通じてデザイナーチームを育成し、全国3Dプリントデザインコンテストに何度も参加するチームを編成し、素晴らしい成果を上げてきました。
第二部構造室の担当者は、科学技術スタッフが設計応用能力を向上させると同時に、経験を「積層造形構造設計マニュアル」などの知識成果に固め、積層造形と最適化設計の概念を人々の心に深く根付かせ、プロジェクト開発で良好な成果を上げたと述べた。
今後、第2部門は、3Dプリント技術を基盤とした最適化設計、応用、製品革新を継続的に推進し、統合構造の設計、分析、製造、性能検証などの基礎能力の構築を強化し、新世代宇宙船の構造性能の向上を推進していきます。

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