高速かつ低コストな金属3Dプリント！ロケットエンジンを製造するためのSPEE3Dコールドスプレー

最近、オーストラリアのコールドスプレー 3D プリンターメーカーである SPEE3D は、低コストの金属 3D プリントロケットエンジンで航空宇宙産業に革命を起こす計画を発表しました。 SPEE3D は、最新プロジェクトである SPAC3D を実施するために、オーストラリア政府の現代製造業イニシアチブ (MMI) 助成金から 125 万ドル、さらにノーザンテリトリー政府から 312,000 ドルの助成金を受け取っています。
SPEE3Dは、SPAC3Dプロジェクトを通じて、独自のコールドスプレー技術を使用して、オーストラリアの新興宇宙産業向けに高品質で低コストの金属3Dプリントロケットエンジンを製造することを目指します。
「SPEE3Dは、高度な製造プロセスを使用してロケットエンジンを迅速に製造する新しい方法を開発しました」と、SPEE3Dの最高技術責任者であるスティーブン・カミレリ氏は述べています。「MMI助成金により、オーストラリアの他のパートナーと協力して、新興の産業用宇宙市場向けの飛行可能なエンジンを製造およびテストできるようになります。」
△SPEE3Dは3Dプリントロケットエンジンに注目しています。 SPEE3Dからの画像
軍事から宇宙への自己改革への道<br /> SPEE3D の特許取得済みのコールドスプレー積層造形技術は、従来の金属 3D 印刷方法よりも 100 ～ 1,000 倍速く金属部品を印刷できると言われています。この技術は、従来の製造方法よりも競争力のあるコストで金属部品をオンデマンドで印刷できる数少ないプロセスの 1 つとも言われています。
コールドスプレー技術は、レーザーやその他の熱エネルギー源に依存せず、代わりに運動エネルギーを使用して、高速の圧縮空気の流れを通じて金属粉末を基板にスプレーします。これにより、材料に十分なエネルギーが与えられ、変形してその下の固体部分と結合し、追加の被覆層が形成されます。
2019 年 2 月、SPEE3D は、オーストラリア海軍の巡視船のメンテナンスの効率化を目的とした金属 3D プリント技術の試験を行う 2 年間、150 万オーストラリアドルのプロジェクトにオーストラリア海軍から選ばれました。
1年後、SPEE3D社は別の150万豪ドルの防衛プロジェクトを受注し、20人の兵士が同社のコールドスプレー技術の訓練を受けた。この技術が効果的であることが証明されると、兵士たちはオーストラリアのノーザンテリトリーの厳しい環境で SPEE3D 社の WarpSPEE3D 3D プリンターを 3 日間実地試験し、新たに習得した技術を採用しようとしました。
WarpSPEE3D は、困難な状況でも輸送および荷降ろしが可能で、30 分以内に使用可能になります。最大40キログラムの大型金属部品を毎分100グラムの速度で印刷できるとされている。
最初の実地試験の成功に続いて、オーストラリア陸軍はアップグレードされたプリンターを使用して 2 回目の実地試験を実施しました。兵士たちは2週間にわたって、最高37℃の温度で最終使用部品を3Dプリントすることができ、この技術が現場でオンデマンドで軍事部品を生産するための信頼できるソリューションであることを証明しました。
SPEE3D は最近、オンデマンド 3D プリント機能を通じて軍事サプライチェーンを改善するマシンの能力が評価され、ADMA 財団の陸軍中小企業イノベーション賞を受賞したと発表しました。
△オーストラリア陸軍はWarpSPEE 3Dプリンターの運用を準備中。写真提供：オーストラリア陸軍防衛分野での技術の応用が成功したことが証明された SPEE3D は、新しい SPAC3D プロジェクトで宇宙に目を向けようとしています。
3Dプリントによる低コストのロケットエンジン
SPEE3Dは、数十億ドル規模の宇宙部品製造産業を次の事業として位置づけており、この分野の需要は今後数年間で大幅に増加すると述べている。しかし、ロケットエンジンの設計から製造完了までのリードタイムは、今日でも世界中のメーカーが直面している課題となっています。
しかし、SPEE3D はコールドスプレー技術を使用してロケットエンジン部品を製造する能力を実証しました。同社の WarpSPEE3D 3D プリンターは、わずか 3 時間で 17.9 kg の銅製ロケットノズルライナーを製造し、コストは 1,000 ドル未満でした。現在、SPEE3DはSPAC3Dプロジェクトに対する政府の支援を受け、自社の技術を高品質の金属3Dプリントロケットエンジン製造の実現可能性に応用することを目指しています。従来のロケットエンジン製造方法と比較すると、この技術の製造コストには依然として大きな利点があります。
MMIは、オーストラリアの製造業者の規模拡大と雇用創出を支援し、国の製造能力を強化し、国内および世界のサプライチェーンに参入する新たな機会を提供することを目指しています。 SPEE3Dによれば、SPAC3Dプロジェクトはオーストラリアの新興航空宇宙産業に前例のない機会を提供し、SPEE3Dが世界有数のロケットエンジン製造・輸出業者となることにも役立つだろう。
オーストラリアの産業科学技術大臣クリスチャン・ポーター氏は次のように述べた。「政府の現代製造業イニシアチブは、製造業者が競争力と回復力を高め、国内および世界の新しい市場に参入できるように支援するものです。この政府からの同額の資金援助は、SPEE3D の事業拡大と雇用創出に役立つとともに、製造業へのさらなる投資を刺激し、高付加価値製品を生み出す国としてのオーストラリアの評判を高めることにもつながります。」
SPEE3D の SPAC3D プロジェクトが承認されたので、次のステップは高温燃焼テストを実施し、商用宇宙船用の 3D プリントロケットエンジンの実用性を検証することです。
ノーザンテリトリーのマイケル・ガナー首相は次のように付け加えた。「これはSPEE3Dにとってもう一つの素晴らしい発展です。SPEE3Dは先進的な製造業で大きな進歩を遂げ、製造業のトップレベルへと歩みを進めています。私たちは地域雇用基金を通じてSPEE3Dを支援できることを誇りに思います。彼らは私たちの地域の真の代表であり、SPEE3Dのようなプロジェクトはオーストラリアのホームカミング・キャピタルとしての私たちの立場を強化します。」
△SPEE3Dはわずか3時間で銅製のロケットノズルライナーを3Dプリントしました。 SPEE3Dからの画像
3Dプリントロケットエンジンの進歩<br /> しかし、SPEE3Dは、複数の民間企業が独自の次世代打ち上げ機、衛星、ロケットの開発と打ち上げを目指しており、宇宙開発競争において厳しい競争に直面している。
たとえば、英国の航空宇宙企業 Orbex は、Prime ロケットの打ち上げに向けて準備を進めており、最近 AMCM にヨーロッパ最大の産業用 3D プリンターの製造を依頼して、ロケットを社内で迅速に 3D プリントできるようにしました。一方、推進システムメーカー Aerojet RocketDyne の RL10 ロケットエンジンは、5 月に NASA の点火テストに合格しました。
一方、カリフォルニアに拠点を置く航空宇宙企業ロケット・ラボは、次世代の再利用可能な3Dプリントロケット「ニュートロン」を発表した。ロケットメーカーのRelativity Spaceは、3Dプリントされた新型Terran Rロケットの生産を増やすためにさらに6億5000万ドルを調達した。一方、航空宇宙推進開発企業のAgile Space Industriesは、NASAとSpaceXの今後の月へのミッションに向けて推進システムの性能を最適化するために、3DプリントサービスビューローのTronix3Dを買収した。
△SPEE3D社のWarpSPEE3D 3Dプリンター。写真提供：SPEE3D
最近、ロケットエンジンメーカーの Pangea Aerospace と積層造形エンジニアリング会社の Aenium は、NASA の GRCop-42 銅超合金を使用して、欧州宇宙市場向けに 3D プリント推進システムを開発および工業化するための産業提携を締結しました。
3Dプリント宇宙製造の分野における世界各国の探究事例は「爆発的な」発展の勢いを見せており、各国が付加製造産業を重視していることを十分に示しています。このことを考えながら、アンタークティックベアは、ここが将来、新たな宇宙開発競争のホットスポットになるかもしれない、そして3Dプリンティングが極めて重要な触媒になるだろうとため息をつかずにはいられませんでした。 3Dプリントの言論力をマスターした者は、宇宙分野の「剣士」となるでしょう。これはまた、我が国が積層造形技術の発展においてまだ長い道のりを歩んでいることを示しています。

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