航空宇宙および防衛産業における積層造形の上位5つの用途
アディティブマニュファクチャリングは、小規模なプロトタイプの作成から洗練されたロケットエンジンの製造に至るまで、無数の産業やアプリケーションで使用できます。アディティブマニュファクチャリングテクノロジーを製造業務に組み込むことについてまだ不安がある場合は、航空宇宙および防衛産業におけるその多くの利点と先駆的なアプリケーションを検討してください。
クイックリンク：
- アディティブマニュファクチャリングとは何ですか？
- アディティブマニュファクチャリングのメリット
- 3Dプリントの軍事および防衛用途
- アディティブマニュファクチャリングのメリットについて詳しく知りたいですか？
アディティブマニュファクチャリングとは何ですか？
アディティブマニュファクチャリングは、3D印刷とも呼ばれ、デジタル3DまたはCADモデルから3次元オブジェクトを作成するプロセスです。名前が示すように、積層造形は、オブジェクトを構築するために材料を層ごとに追加することによって機能します。これらの材料には、金属粉末、プラスチック、またはセラミックが含まれます。アディティブマニュファクチャリングは、機械加工、切断、旋削、成形、フライス盤、その他の「サブトラクティブ」製造プロセスなど、オブジェクトを作成する従来の方法を強化し、場合によっては完全に置き換えることができます。
アディティブマニュファクチャリングプロセスでは、CAD（Computer-Aided Design）ソフトウェアを使用するか、印刷されるオブジェクトをスキャンして、オブジェクトを設計します。ソフトウェアは、スキャンを3D印刷機がレイヤーごとに追跡するための正確なフレームワークに変換できます。
アディティブマニュファクチャリングのメリット
アディティブマニュファクチャリングの利用には、次のような多くの利点があります。
開発コストの削減
高度な製造技術は、初期費用がかかるため、やや高価であるという固定観念を持っています。ただし、開発コストを長期的に削減することで、コスト削減のメリットが得られます。 3Dプリントの主な利点の1つは、人件費の削減です。後処理を除けば、ほとんどのプリンターは自給自足であり、オペレーターの支援をほとんど必要としません。したがって、積層造形プロセスに関連する人件費は、高度なスキルを持つオペレーターを必要とする可能性のある従来の製造プロセスと比較して、本質的に存在しません。
さらに、少量の積層造形は、従来の製造と比較してコスト面で競争力があります。多くの場合、プロトタイプを3D印刷する方が、射出成形（金型のリードタイムとコストを考慮）、フライス盤、機械加工などの他の製造方法を使用して製造するよりも大幅に安価です。
製品廃棄物の削減
コンピュータプログラムでドラフトをデザインし、それを印刷用に送信することで、新しいデザインを作成および作成する時間が大幅に短縮され、無駄が少なくなります。このデジタルからデジタルへのプロセスは、材料の浪費につながる可能性のある従来のプロトタイピングの追加の中間ステップを取り除きます。使用する材料によっては、この削減により大幅なコスト削減も実現できます。必要な材料がチタンの場合。
さらに、3D印刷はターンアラウンドタイムを加速しました。迅速な反復を作成する機能により、3D印刷は、従来の製造では発見するのに数か月ではないにしても数週間かかる可能性のあるエンジニアリングおよび設計の問題を特定します。アディティブマニュファクチャリングを使用すると、通常は製造が困難または高すぎる複雑な設計を作成できるため、プロセス開発は従来の製造プロセスよりも迅速に実行できます。これは、より多くの時間とお金を他の方法で利用できることを意味します。全体として、積層造形は、無駄を減らし、支出を減らして、より効果的で効率的な設計プロセスを提供します。
非常に高度なプロトタイピング
アディティブマニュファクチャリングを使用すると、3Dプリンターでプロトタイプを数週間ではなく、数時間で設計および製造できます。製造用に設計するのではなく、実用性と使用のために製造できるようになりました。さらに、複雑な顧客の仕様に合わせて部品を製造することもできます。これはプロトタイピングのゲームチェンジャーです。
アディティブマニュファクチャリングとは、新製品のモックアップをすばやく作成し、特定の市場ニッチに対応する部品を作成できることを意味します。これにより、高利益率の製品の作成につながる可能性があります。包括的な製造プロセスは、最初から最後まで積層造形を組み込むことでさらに合理化されます。
積層造形のための航空宇宙用途
アディティブマニュファクチャリングの利点を考えると、そのような技術が航空宇宙産業での使用に適用されることは理にかなっています。そのような傾向は次のとおりです。
ロケット本体の構築
Relativity Spaceは、カリフォルニア州ロサンゼルスに本社を置くアメリカの航空宇宙製造会社であり、商用軌道打ち上げサービス用の製造技術、打ち上げロケット、ロケットエンジンの開発に注力しています。スターゲートの製造施設には、世界最大の金属3Dプリンターがあり、ロケットの本体を作るために、指向性エネルギー蒸着と特許取得済みの合金を使用しています。
3D印刷により、従来のロケットに比べて部品点数を100分の1に削減する統合コンポーネントを迅速に設計できます。これにより、重量が節約され、信頼性が向上します。どちらも、宇宙への打ち上げの経済性にとって非常に重要です。
ロケットエンジンの構築
Rocket Labは、アメリカの公共航空宇宙メーカーであり、小型衛星打ち上げサービスプロバイダーです。彼らのラザフォードロケットエンジンは2016年後半に最初にテストされ、それ以来、これらの画期的なモデルが200以上製造されています。
この特定のエンジンの燃焼室、インジェクター、ポンプ、および主推進剤バルブはすべて、電子ビーム溶解を使用して3Dプリントされています。結果として得られるエンジンは、シンプルで信頼性が高く、軽量（わずか35kgまたは77lb）であるため、低コストで宇宙に打ち上げるのに理想的です。そして、地球の大気圏を超えて、彼らの新しいキュリーとハイパーキュリーのスラスターは同じ原理を使用して構築されています。
宇宙飛行士の制服の進歩
アディティブマニュファクチャリングは、物理的なロケットに使用されるだけではありません。この技術は、高度で洗練された宇宙飛行士のユニフォームの製造にも利用できます。 SpaceXが人間を宇宙に送り込んだとき、彼らの乗組員のユニフォームは部分的に積層造形で作られていました。
同社は基盤となる技術の多くの詳細を非公開にしていますが、スポークスパーソンは「ヘルメットは3D印刷技術を使用してカスタム製造されており、統合されたバルブ、バイザーの引き込みとロックのメカニズム、ヘルメットの構造内にマイクが含まれています」と述べています。
3Dプリントの軍事および防衛用途
防衛産業でも、次のような積層造形で進歩が見られます。
ジョイントレスハルプロジェクト
4月、米陸軍は「ジョイントレスハルプロジェクト」の契約を締結しました。このプロジェクトは、軍用トラックの外装を1つの巨大な部品で作成できるほど大きな3D金属プリンターを開発するという野心的な目標を持っています。使命は、30フィート×20フィート×12フィートのほぼ正味のサイズで単一のジョイントレス戦闘車両の船体を製造できる大規模なツールを開発することです。
地雷除去ミッション
米国海兵隊は、M58地雷除去ラインチャージ（MICLIC）を爆発させるために使用されるロケットモーターのヘッドキャップを3D印刷することにより、地雷除去ミッションを支援するために積層造形をうまく活用しました。
MICLICは、ロケットで発射された爆薬であり、戦場の地雷原やその他の障害物を通過する経路をクリアします。アディティブマニュファクチャリングを利用してヘッドキャップを製造することで、海兵隊は従来の製造技術のコストと時間のかかる欠点を克服し、部品を製造するためのより効率的な方法を提供することができました。ヘッドキャップは、アリゾナ州のユーマプルービンググラウンドでテストされる前に、ステンレス鋼で3Dプリントされました。テストイベント中に、3D印刷されたヘッドキャップがロケットモーターに取り付けられ、これを使用して地雷除去ラインのチャージを爆発させることに成功しました。
アディティブマニュファクチャリングのメリットについて詳しく知りたいですか？
アディティブマニュファクチャリングは、あらゆる規模のメーカーにとって画期的な製品です。これにより、製品をより速く、より安く、生産の無駄を減らし、精度を高めることができます。全体像を見ると、AMはまた、医療の飛躍的進歩からより安全な交通機関や道路に至るまで、日常のアメリカ人の生活を変えています。
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