軟磁性材料の付加製造技術を開発! NASAがElementum 3Dに資金提供

軟磁性材料の付加製造技術を開発! NASAがElementum 3Dに資金提供
はじめに: 宇宙電気推進システムは惑星間ミッションにおいて重要性を増していますが、既存の磁性材料と製造方法では、十分な機械的強度と磁気特性を備えた大口径ホール効果スラスタ (HET) を製造するには不十分です。したがって、正しい磁気特性と構造的堅牢性を備えた HET を製造するには、より優れた製造方法が必要です。
△NASAジェット推進研究所が運用する6kWホールスラスタ アンタークティックベアは、Elementum 3Dが2021年6月17日に、大口径積層造形用軟磁性材料の開発のためにNASA SBIRフェーズI資金を受け取ったと発表したことを知りました。作業の第一段階の主な目標は、磁気的および機械的性能の目標を満たす大口径ホール効果スラスタの製造に適した軟磁性原料と付加製造プロセスを研究、開発、実証することです。
△軟磁性材料で作られたVACスタンプ(3Dプリントではない)部品。 Co-Fe 軟磁性製品は簡単にシート状に加工できますが、ビレットを大量に生産すると、弱く、脆く、不均質な材料になります。
コバルト鉄軟質強磁性合金は、比類のない磁気飽和、高透磁率、高キュリー温度、極めて高い強度を備えており、ホール効果スラスタ (HET) などの軟磁性用途に最適です。しかし、これらの合金は延性が低く、大型の形状を製造できないため、製造上の問題に直面しています。 Co-Fe 軟磁性製品は簡単にシート状に加工できますが、大きなビレットを製造すると、強度が弱く、脆く、不均質な材料になります。
△直接金属レーザー焼結(DMLS)
Elementum 3D は、Altius Space Machines と共同で、コバルト鉄軟磁性材料を使用して大口径 HET を製造するための積層造形 (AM) プロセスと材料原料の開発を提案しました。 3D プリント技術は、粉末原料から直接大型構造物を製造できるため、鉄コバルトビレット製造におけるサイズの問題を克服できます。その他の利点としては、有利な BTF 比 (Buy-to-Fly 比)、設計の自由度、推力重量比の向上などが挙げられます。
△DMLSは、レーザーを粉末金属ベッドに照射し、3D空間内のポイントに自動的に位置合わせし、材料を溶融/溶接して固体構造を形成するプロセスです。

参考文献: 1. 大口径ホール効果スラスタの積層造形のための材料とプロセス。
2. NASAの資金提供を受けたElementum 3Dによる軟磁性材料のAM

Elementum 3D、NASA、材料、磁性

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