ボーイング初の3Dプリントアルミギアボックスハウジングが装着され、チヌークヘリコプターの飛行試験に成功

はじめに：2021年8月9日、アンタークティックベアは、航空宇宙メーカーのボーイングが防衛分野で新たな進歩を遂げたことを知りました。彼らは、CH-47チヌークヘリコプター（チヌーク、米国ボーイング社が製造する多目的、双発、双プロペラ中型輸送ヘリコプター）で、3Dプリントされた飛行に不可欠な部品の飛行試験を初めて実施しました。
T408エンジンのデモンストレーションの一環として行われたこのテストでは、ボーイング社が3Dプリントしたアルミニウム製ギアボックスハウジングを搭載したチヌークが飛行しました。伝えられるところによると、回転翼航空機がこのような部品を搭載して飛行したのはこれが初めてであり、チヌーク用の他の3Dプリント技術の開発への道を開くものでもある。
「我々の知る限り、このような重要な飛行部品に積層造形法が使用されるのはこれが初めてです」とボーイングの主任アクチュエーションシステムエンジニア、トッドハーダー氏は語ります。「我々は、ボーイングが過去数年にわたって行ってきた多くの作業を基に、飛行に適した部品に求められるすべての品質要件を満たした繰り返し製造可能なプロセスを実現しました。柔軟性の面で、我々が実現できることの新たな可能性の世界が開かれることになります。」
△ボーイングCH-47「チヌーク」。画像提供：英国国防省
CH-47 チヌークヘリコプター<br /> 1960年代初頭に初飛行したボーイングCH-4チヌークは、双発タンデムローターの大型輸送ヘリコプターです。今日に至るまで、この回転翼航空機は西側諸国で最も重量物を運搬できるヘリコプターの一つであり、空中攻撃任務、兵員や弾薬の投下、食料や水の輸送などによく使用されています。チヌークの平均製造コストは驚異の3,500万ドルで、最大飛行速度は時速302キロメートルです。
製造業者として、ボーイングは自社製品への継続的な投資に誇りを持っています。特に、新しい T408 エンジンのデモンストレーションは、現在の構成よりも 50% 馬力高い新しいエンジンセットがチヌークで使用されることを示すように設計されています。さらに、この飛行テストの成功の鍵となったのは、回転翼航空機の飛行による高いストレスに耐えられることが証明された 3D プリントされたアルミニウムギアボックスハウジングでした。
「チヌークは依然として挑戦的なプラットフォームであり、私たちは次の50年間の飛行に向けて、そしてその方向に進んでいることを示すために、新しい製造技術やその他の分野を調査しています」とハーダー氏は付け加えた。「チヌークの製造には、将来の顧客にとって価値のある最先端の技術がたくさんあります。」
△3Dプリントされたアルミギアボックスハウジング。画像提供：ボーイング
リードタイム、コスト、部品のパフォーマンス<br /> では、そもそもなぜヘリコプターの主要部品を 3D プリントする必要があるのでしょうか?実際、防衛部門のような重工業組織は、リードタイムが長いことで悪名高いことが多く、特に使用されている部品が旧式の場合、軍隊にとってスペアパーツの調達が困難な点となる可能性があります。ボーイングは、3D プリント技術を使用して最終工程の生産を社内で行うことにより、従来の製造で発生していた長いリードタイムを回避しながら、ギアボックスハウジングのコストを最小限に抑えることができました。
チヌークのような大型輸送機にとって、不要な部品の重量を減らすことは非常に重要であるため、付加製造によって得られる設計の自由度も特筆に値します。ボーイング社のエンジニアは、付加製造されたギアボックスハウジングを最適化することで、目的により適した高性能の部品を生産することができました。
ボーイング社の付加製造担当副社長であるメリッサ・オーム氏は、次のように説明しています。「AM は、従来の方法では不可能だった設計の創造性を可能にし、より優れた航空宇宙製品の設計を最適化するために使用されています。当社は、車両の合理化、重量の軽減、耐久性の向上により、付加製造を使用して製品のパフォーマンスを向上させる機会を常に探しています。」
△ボーイングの最近のT408エンジンのデモンストレーション。画像提供：ボーイング過去 1 年間だけでも、防衛および航空宇宙分野全般において、3D プリントされた航空部品に関するいくつかの画期的な出来事がありました。航空宇宙企業のハネウェル・エアロスペースは、初の3Dプリントによる飛行に不可欠なエンジン部品で連邦航空局（FAA）の認証を取得した。「ベアリングシートNo.4/5」部品は、ダッソーファルコン 20G 海上哨戒機のATF3-6ターボファンエンジンの重要な構造部品です。
一方、ジョージア州トレントンのデイド郡中学校の生徒たちは最近、学校の FDM 3D プリンターを使用して国際宇宙ステーションの飛行準備が整った部品を製造しました。部品は、高強度、難燃性、優れた誘電安定性を特徴とする高性能 ULTEM フィラメントを使用して、工業グレードの Stratasys Fortus 450mc で印刷されました。

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