かつてはプラスチックのラピッドプロトタイピング環境や研究室スペースにおける斬新な技術と考えられていた3Dプリントは、現在では魅力的な業界、つまりロケット製造にとって不可欠なツールとなっています。エンジニアやメーカーは現在、金属3Dプリント技術を使用して3Dプリント ロケットを作成しており、この開発により宇宙探査がこれまで以上に実現可能になる可能性があります。
3Dロケットを印刷する方法と理由
3Dプリンティングは、ほとんどの製造技術では製造できない、手頃な価格でカスタマイズされた形状を製造できることから人気が高まっています。航空宇宙産業では斬新な部品が求められることが多いため、3Dプリントは最適です。より典型的なプラスチック3Dプリントと同様に、ロケット開発における金属3Dプリントは、アイデアのプロトタイプ作成にかかる時間を大幅に短縮します。
3Dプリントロケットシステム
3Dプリントされたロケット システムを使用すると、繰り返しの製造とテストが大幅に高速化され、資金と時間の両方の観点から開発上の大きな利点が得られます。従来のロケット製造には最先端の設備と複雑なツール設定が必要であり、設計の変更は極めて困難でコストがかかります。しかし、3Dプリンティングは、厳格な製造技術に関連する必要なツールとセットアップを大幅に見直すことができます。ロケット業界は、3Dプリントによってコスト効率が高く効率的なソリューションを見つけました。
3Dプリントの利点
ロケット技術における3Dプリントのもう1つの大きな利点は、部品数の削減です。たとえば、ロケットの容積の大部分は燃料で占められているため、燃料は漏れのない隔離されたチャンバーに安全に保管する必要があります。従来の製造技術では、燃料の種類を効果的に分離し、ロケットを安全かつ正確に機能させるために、多数の留め具、ガスケット、Oリングが必要になります。
従来のロケットには最大10万個の部品が含まれますが、3Dプリントされたロケットでは部品数を約1,000個にまで減らすことができます 。3Dプリントにより、ロケット燃料タンクやエンジンの部品数を大幅に削減し、極めて最適化された構造、労力の削減、コストの削減、パフォーマンスの最適化を実現できます。設計空間におけるこの柔軟性は、重量、燃料流量、熱管理の最適化に役立ち、最適化によって効率も向上します。ロケット効率の向上は、ロケットの出力と移動距離の増加に直接つながります。
3Dプリントロケットのリーダー3社
SpaceX: SpaceXは、史上最強のロケットや、地球に安全に着陸した初の再利用可能なロケットを製造しているだけでなく、製造プロセス全体で3Dプリントも使用しています。最も注目すべきは、SpaceXが金属3Dプリントを採用して、人や貨物の輸送に使用されているDragon宇宙船のSuperDracoエンジンを作成したことです。
Relativity: これは おそらく世界で最も有名な3Dプリントに特化したロケット製造会社であり、その製造プロセスはほぼ完全に3Dプリントに依存しています。Relativity社は、独自の技術の中でも、指向性エネルギー堆積法 (DED) や直接金属レーザー焼結法などを利用して、3Dプリントされたロケットを製造しています。同社の最も注目すべき成果は、特許取得済みのデータ駆動型機械学習アルゴリズムを誇り、世界最大の金属3Dプリンターでもある独自の3Dプリンターシステム「スターゲート」の制御ループを最適化する製造プロセスである。
Ursa Major: コロラドに拠点を置くこのスタートアップ企業は、Ball Aerospace、ULA、NASA、Lockheed Martinと提携しており、マイクロ衛星およびナノ衛星の打ち上げ市場の商業化に注力しています。 これらのロケットは、5,000ポンドを超える威力を発揮し、バックパックほどの大きさであるため、「小型だが強力」という言葉の意味を再定義します。Ursa Majorは、企業向けの小型で影響力のある通信衛星を推進できる、高度に最適化されたロケット エンジンを製造すべく3Dプリント技術を活用しています。Ursa Majorは、小型衛星の大量展開における事実上の組織となることを目指しています。
3Dロケットプリントの未来
3Dプリントされたロケットは宇宙飛行の未来となり、ロケットの能力を新たな高みへと押し上げる可能性があります。多くのロケット会社や新興企業は、たとえ少数の重要なコンポーネントであっても、エンジニアが設計空間をより速い速度で探索できるように、3Dプリント技術を研究し、活用しています。確かなことが一つあります。これらの3Dプリンターの1つを火星に持ち込む方法が見つかるのは時間の問題です。