最初のアポロ計画では、NASA は 650 回の月面着陸をサポートするために 100 以上のスラスターを製造しました。 実際、アポロの月とサービスの各モジュールには XNUMX つの「クワッド」反応制御システム (RCS) が搭載されており、それぞれが XNUMX ポンドを超える推力を生成して、飛行中の宇宙船のロール、ピッチ、およびヨーを制御していました。
これらのエンジニアリングの偉業は、これらの初期の重要なミッションを推進しましたが、それらのアプリケーションは現在 60 年前のものです。 NASA のアルテミス計画は、無人のオリオン宇宙船を月周回軌道に投入することを目指しており、最終的には月への有人着陸を達成することを目指しており、月は火星探査の出発点となります。
Aerojet Rocketdyneのユニークなチャレンジ
クワッド RCS は、最初の作成時のマイルストーンでしたが、繰り返しになりますが、宇宙探査における 60 年間のイノベーションは、かつて最先端だった設計の視点を変える可能性があります。 Aerojet Rocketdyne オリジナルの RCS を改良し、元の反復を定義したデザインの複雑さを犠牲にすることなく、重量を減らし、素材の品質を向上させるようにデザインを適応させました。
幸いなことに、この 60 年間の技術革新の中で、高度な金属積層造形 (AM) の進歩により、前例のない効率でコア部品を改善できる可能性があります。 彼らの目標を達成するために、 Aerojet Rocketdyne 従事して nトポロジー RCS の設計とモデリングの改善、および Velo3D がそれらの設計を実行します。
潜在的な製造パートナーを評価する際に、 Aerojet Rocketdyne 従来の製造方法と従来の金属 AM システムの両方で問題が発生しました。 鋳造、ろう付け、溶接などの従来の製造では、必要な後処理のレベルを考慮すると、必要な内部チャネルの複雑さを達成することはほとんど不可能でした。
従来の金属 AM システムは、剛性を高めるために使用されるパーツの繊細な格子の特徴に苦労し、ビルドをリコーターに接触させ、パーツの完全性を脅かしていました。 これらのシステムでは、製造のためにビルド プレートをピッチングする必要があり、これは最終部品を歪ませるだけでなく、後処理で引き抜く必要がある広範なサポート構造をさらに必要としました。
Velo3D と nTopology ソリューション
パーツの最適化、軽量化、材料品質の向上という明確な使命を持ちながら、コストを意識しながら、Velo3D と nTopology が機能するようになりました。
nTopology と Velo3D を使用して、 Aerojet Rocketdyne 設計ソフトウェア技術の最新の進歩と Velo3D エンドツーエンド製造ソリューションを、スケーラブルなハイパーゴリック MON-25 推進技術と組み合わせて、従来の RCS 設計の数分の XNUMX の生産コストで高性能クワッド RCS を作成しました。
「あらゆる複雑な試みと同様に、手頃な価格で実現できるほど、確実に完成させる可能性が高くなります。月も例外ではありません。」 Aerojet Rocketdyne. 「メタル AM は、これらの目標を達成する上で重要な役割を果たします。」
インコネルを使用してパーツを Velo3D でプリント® 718 はニッケルベースの合金で、印刷が硬くて脆いことで有名なオリジナルのクアッド インジェクターのチタン 6Al-4V に代わる優れた素材でした。
Velo3D の活用 Sapphire プリンタ、 Aerojet Rocketdyne 大規模なサポート構造や傾斜したビルド プレートの反りを必要とせずに、最適化された複雑な内部格子設計機能を実現することができました。
最後に、 Aerojet Rocketdyne 従来の方法で製造されたバージョンの 1/5 の質量、1/2 のサイズ、1/3 のコストの RCS スラスターが残されました。 また、nTopology からの設計洞察のおかげで含まれるコンポーネントがはるかに少なくなり、組み立てが容易になり、動作中の障害の可能性が大幅に減少します。
Aerojet Rocketdyne Mark II インジェクター ブロックのさまざまな向き。 部品はで構成されています Titanium 6AI-4V Velo3Dで印刷されました Sapphire 金属3Dプリンター。
宇宙探査の未来に目を向ける際、出発点として適切なのは、過去のイノベーションを改善および最適化することです。 最先端の現代の設計および製造ソリューションの可能性を引き出すことにより、 Aerojet Rocketdyne クワッド RCS に新しい命を吹き込み、将来に備えることができました。
