過去 XNUMX 年間の宇宙打ち上げの増加を見ると、人類が軌道に運ぶペイロードの数をどれだけ速く増加させたかを見るのは驚くべきことです。
宇宙の新興企業は、最新の最先端の製造技術を活用することで、新しく改良され最適化されたロケットでペイロードを宇宙に届ける費用をはるかに手頃なものにしました。
これらのロケットは、70 年代や 80 年代に見られたロケットよりもはるかに安い価格でペイロードを宇宙に届けています。 多くの最新のロケット エンジンでは、90 キロを軌道に運ぶためのコストが XNUMX% も削減されました。 これらのコスト改善の多くは、新しい製造技術によって可能になりました。 その他は、新しい設計によって可能になります。 最高の軌道発射システムは両方を利用します。
しかし、多くの人は気付いていないかもしれませんが、3D プリンティングが次世代ロケット エンジンの製造に大きな役割を果たしているということです。 これらは、多くの人がよく知っている消費者向けのプラスチック 3D プリンターではありません。 代わりに、今日の最も最先端のロケットのいくつかは、実際のパフォーマンスの最適化を提供する複雑な形状を特徴としており、主に宇宙用途向けに開発された印象的な 3D プリントされた金属合金から作られています。
ほぼすべての新しい宇宙企業が、3D プリンティングを使用してミッション クリティカルなコンポーネントを製造しています。 アプリケーションには、ターボポンプ、燃料噴射器、熱交換器、回生冷却スラスト チャンバーおよびノズルなどがあります。 NASA のような従来の宇宙組織でさえ、イノベーションを推進するために 3D プリントを検討しています。
3D プリントは、人類が宇宙を探索し、火星に植民地化し、多惑星種になりたいという願望において重要な役割を果たしていると言っても過言ではありません。
金属 3D プリンティングによって航空宇宙エンジニアが可能になるのは、製造可能性のために設計を損なうことなく部品を製造できることです。 多くの場合、技術者は、最も性能が最適化された設計を変更する必要があります。設計が複雑すぎたり、従来の製造技術で確実に製造するにはコストがかかったりするためです。
金属 3D プリントを使用すると、エンジニアはこれらの制約から解放されます。
しかし、この技術はエンジンの製造だけでなく、宇宙船や人工衛星の部品の製造にも使用されています。
Launcherは、カリフォルニア州ホーソーンに本拠を置く宇宙スタートアップで、ロケット エンジンと宇宙船の両方に 3D プリントを利用している企業の代表的な例です。
今月初め、同社は SpaceX の Transporter-6 ミッションに搭載された Orbiter 衛星転送ビークルの打ち上げに成功しました。
この車両は、低価格で衛星を軌道上に正確に配置するために開発されました。 以前は、このタスクを達成するには専用の打ち上げが必要であり、ライドシェアの打ち上げに比べて最大 10 倍の費用がかかる可能性がありました。
Orbiter は、膨大な数の 3D プリント部品を使用しました。 aluminum F357, titanium 6AI-4V、およびインコネル 718 (非常に高い温度で作動できるニッケルベースの超合金)。 3D プリントされたパーツが選択されたのは、パフォーマンスを向上させたり、パーツのリード タイムを短縮したりする 3D プリントの能力が理由でした。 これらの部品は、この図で見ることができます。
- 戦車 (Titanium 6AI-4V): 一次構造体、二次構造体、推進剤タンクとして使用される多目的タンクを、内部サポートなしで単一パーツとして印刷。
- スラスターブラケット (Aluminum F357): スラスター マニホールド アセンブリを保持します。
- スラスターマニホールド (Aluminum F357): 姿勢制御とステーションキープに使用され、
オービターエンジンに燃料を供給します。 - オービター エンジン インジェクター (Inconel® 718)：エンジン内で燃焼する推進剤を混合する
燃焼室。 - オービターのエンジンチャンバー (Inconel® 718): 位置への軌道変更に使用される主エンジン
ペイロードを特定の軌道に適切に配置する Oriber。 - スラスト構造 (Titanium 6AI-4V): オービター エンジンとジンバル アセンブリをサポートします。
- スプリングハウジング (Titanium 6AI-4V):分離システムの保持スプリング
オービターをロケットに接続します。 - スターカメラバッフル (Aluminum F357): オービターを維持するための正確なナビゲーションに使用されます-
軌道。
3Dプリントを通じて、 Launcher は、この衛星転送ビークルの開発時間を迅速に反復し、大幅に短縮することができました。 この種の迅速な反復は、3D プリントを使用して宇宙向けのアプリケーションを開発する最大の利点の XNUMX つです。
変更されたパーツ用の新しいツールを開発するのではなく、設計ファイルを変更して新しいバージョンを印刷するだけです。 設計が完成した後、金属 3D プリントにより、会社は生産を迅速に開始することもできます。
今後 3 年間で、金属 XNUMXD プリンティングは宇宙におけるイノベーションの最大の原動力の XNUMX つになるでしょう。 Launcher は、企業が社会に大きな影響を与えるのにテクノロジがどのように役立っているかを示す代表的な例です。それは Orbiter にとどまりません。 Launcher また、Velo3D の金属 3D プリンティング ソリューションを使用して、E2 ロケット エンジンの重要なコンポーネントを製造しています。EXNUMX ロケット エンジンは、小型ロケットの第 XNUMX 段に動力を供給するクローズド サイクルの段階的燃焼エンジンです。
この高効率エンジンにより、小型で低コストのロケットで比較的大量のペイロードを運ぶことができます。
人類が最終的に火星に到達するとき、それは 3D プリントされた部品によって可能になります。
注: この記事は、16 年 2023 月 XNUMX 日に Keith Cowing によって最初に公開されました。 spaceref.com.
