フランスの 3D プリンティング相手先ブランド供給メーカー (OEM) およびサービス プロバイダーの 3DCeram が、フランスの宇宙推進メーカー ThrustMe の公式サプライヤーとして選ばれ、同社の宇宙推進システム用に 3D プリントされたセラミック部品を供給しました。
ThrustMe は今後、セラミック積層造形における 3DCeram の専門知識を活用し、航空宇宙用途におけるセラミック材料の可能性を活用することを目指します。 ThrustMe の 3D プリンティング セラミックスへのアプローチは、従来の製造材料と技術の限界を克服することを目的としています。 同社は、セラミック積層造形は従来の製造よりもコンパクトで効率的かつ信頼性の高いソリューションを提供すると主張しています。
3DCeram の営業担当者 Arnaud Roux 氏は次のようにコメントしています。「3DCeram にとって、ThrustMe とのパートナーシップを誇りに思います。3D プリントされたセラミック部品の宇宙への打ち上げの成功は、積層造形の応用における大きなマイルストーンとなるからです。また、これは新しい時代の始まりでもあります」 「これにより、複雑なカスタム部品を効率的に生産できるようになり、従来の製造上の制約を超えることができます。この大きな進歩は、生産ツールとしての 3D プリンティングの可能性を検証するだけでなく、さらに前進して将来の広大な可能性を解き放つよう私たちを鼓舞します。」
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△3DCeram 3Dプリンター。 3DCeram 経由の写真。
ThrustMe は積層造形に舵を切る
2017 年に設立された ThrustMe は、電気推進システムの小型化を専門とし、新しい宇宙分野の主要企業の 1 つになりました。
「新宇宙」時代とは、民間企業によって推進される宇宙産業の最新の開発と進歩を指します。 ThrustMe のプロダクト マネージャー、エレナ ゾルゾリ ロッシ氏によると、宇宙の商業化は急速な技術進歩によって推進されています。 ゾルゾリ・ロッシ氏は、宇宙産業をさらに発展させるには、企業はより多くのリスクを負い、迅速に反復し、新しいアイデアを試す必要があると主張する。 ゾルゾリ・ロッシ氏はさらに、「生産チェーン全体が新たなスペースコストや納期に対応できるよう準備する必要がある」と付け加えた。
2020年、ThrustMeは宇宙における世界初のヨウ素燃料電気推進システムの実証に成功した。 ThrustMe は現在、主に主要な衛星打上げ機に製品を供給しており、年間 365 製品を生産できる新しい生産施設を開設しました。
ゾルゾリ・ロッシ氏によると、長い研究と探求の末、ThrustMe はスラスターの特定の部品を製造するために 3D プリントを使用することを選択しました。 この決定では、積層造形が従来の製造方法よりも優れている多くの要因が考慮されました。
ゾルゾリ・ロッシ氏は次のように説明します。「まず、航空宇宙産業では、従来の機械加工方法では簡単に得られない複雑な形状を製造する必要があることがよくあります。ThrustMe では、複雑さだけでなく、製品の鍵となる小型化についても話します。」この場合、3D プリンティングは、必要な精度で特定のデザインを作成する革新的なソリューションを提供します。」
さらに、3D プリンティングの多用途性が重要な利点として挙げられており、企業は多大なコストやリードタイムを費やすことなく、設計を迅速に繰り返し、改良することができます。
ゾルゾリ・ロッシ氏は次のように述べています。「従来の製造プロセスでは、金型や工具の作成が必要になることが多く、時間と費用がかかる場合があります。3D プリントを使用すると、最小限のセットアップ時間でプロトタイプを迅速に作成し、設計を繰り返すことができるため、より柔軟な開発プロセスが容易になり、市場投入までの時間を短縮します。」
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△ThrustMe航空宇宙部品。 写真はThrustMe経由。
なぜセラミックを使用するのですか?
ゾルゾリ・ロッシ氏は「セラミック材料を選択する前に、いくつかの要素を徹底的に評価した。セラミックの使用では、真空や極端な温度範囲、ヨウ素プラズマなどの過酷な宇宙環境に関連するいくつかの重要な要素が考慮されている。バルク推進の特有の特徴」と述べた。システム（素粒子の高エネルギー束、二次放出、強力なスパッタリング、反応性イオンエッチングなど）。
最終的に、この決定に影響を与える重要な考慮事項は、ターゲット コンポーネントが実行される環境に関係します。 ゾルゾリ・ロス氏は、「当社のコンポーネントの一部は、化学的に活性なプラズマ環境で高温にさらされるため、優れた耐熱性と耐薬品性を備えた材料を必要とします。これが最適な選択です。」と説明しています。
セラミックは熱伝導率が広いため、魅力的な選択肢になります。 実際、効率的な熱伝達と断熱は ThrustMe のコンポーネントにとって重要です。 これにより、熱流束が効率的に伝わり、過熱や冷却が防止されます。 セラミックは幅広い伝導特性を備えており、選択的な熱伝達を可能にし、これらの製品の最適な性能を保証します。
セラミックの電気特性も、ThrustMe の材料選択プロセスにおいて重要な役割を果たしました。 ゾルゾリ・ロス氏は、「当社のコンポーネントには、高電圧の電気的破壊を効果的に絶縁して防止できる材料が必要でした。セラミックは優れた電気絶縁特性を備えており、この点で当社の厳しい要件を満たすのに理想的です。」と述べました。
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△ThrustMe航空宇宙部品。 写真はThrustMe経由。
スペースセラミックス 3D プリント
昨年、フランス宇宙庁は、宇宙サブシステムの最適化におけるセラミック 3D プリンティングの応用を研究していると発表しました。 具体的には、研究者らは、3D プリンティング酸化物セラミック材料が宇宙推進用の主要なサブシステムの設計をどのように改善できるかを評価しました。
この研究は、最適化されたイットリウム アルミニウム ガーネット (YAG) キセロゲルが、複雑な形状に 3D プリントしたときに望ましい強度と耐クリープ特性を提供することを強調しています。 したがって、3D プリントされた YAG セラミックスは、将来の深宇宙探査用のタービンブレードに使用される金属合金の基礎を形成するために使用される可能性があります。
さらに、国際宇宙ステーション (ISS) には、MadeIn Space のセラミック積層造形施設であるターボ セラミック製造モジュール (CMM) が装備されています。 このモジュールには、微小重力環境で一体型セラミック タービン部品を製造する実現可能性を実証するための SLA 3D プリンタが含まれています。 軌道上で稼働する初のSLA 3Dプリンターと言われている。
