1. 金属3Dプリンティング技術の航空機応用の現状
金属 3D プリンティング技術は、エンジン、燃焼室、タービンブレードなどの重要な部品を製造するために航空機産業で広く応用されています。たとえば、3D プリンティング技術を使用して地元で製造された最初のニードルボルト電動ポンプ液体酸素ケロシン エンジンは、ディープ ブルー エアロスペース社の「サンダー-5」液体ロケット エンジンです。推力範囲の調整は 50% -110%;最大真空推力は50kNです。さらに、製造コストと納期を大幅に削減することで、SpaceX は、優れた強度、延性、耐破壊性を備えた 3D プリント部品を Falcon 9 および SuperDraco ロケット エンジンに広く使用してきました。
2. 3次元マルチマテリアルプリンティング技術の考え方とメリット
マルチマテリアル 3D プリンティングとして知られる高度な製造方法により、複数のマテリアルの複合プリンティングが可能になります。これにより、複数の材料を 1 つのコンポーネントに統合できるため、複数の目的と性能基準を満たし、従来の製造技術では困難であった複雑な構造の製品を製造できます。このテクノロジーにより、より優れたパフォーマンスを備えた特定の機能コンポーネントを作成する機会が増えます。
マルチマテリアル 3D プリンティング テクノロジーは、主に航空宇宙分野の次の機能に反映されています。
デザインの多様性: 3D プリンティングのスタッキング成形技術により、デザイナーは複雑な幾何学的形状を構築できるため、創造的な柔軟性が向上します。設計者は、マルチマテリアル プリントを使用して同じモデル内で複数のマテリアルを組み合わせて、さまざまな機能およびパフォーマンスの基準を満たすことができます。
マルチマテリアル 3D プリンティング技術は、金属やセラミックの粉末材料の中でも特に高融点金属や高性能セラミックに対応できます。これにより、さまざまな化学的および物理的特性を備えた金属セラミック複合構造を作成する手段が提供されます。
マルチマテリアル 3D プリンティング技術は、3D プリンティングの非常に複雑な構造形成の利点を利用して、従来の方法では製造できない複合材料や複雑な構造のアイテムを作成できます。
マルチマテリアル 3D プリンティング技術は、二重材料構造コンポーネントの統合成形を提供できるため、従来のプロセスでの複数コンポーネントの組み立てに起因する問題を回避し、二重材料構造の一般的なパフォーマンスと信頼性の向上に役立ちます。
3. 航空宇宙分野 マルチマテリアル3Dプリンティング技術の活用事例：エンジン部品 タービンブレードや燃焼室などの航空宇宙エンジン部品を金属3Dプリンティング技術を活用して効率的に生産しています。複数の材料を使用して印刷することにより、外部構造と全体的な強度を保証しながら重量を大幅に軽減することができ、それによって燃費と航空機の性能が最適化されます。たとえば、NASA は、DED 指向性エネルギー堆積積層造形技術を使用して、GRCop-42 銅チャンバーの後端にバイメタル材料を堆積し、ロケット推力チャンバー ノズル用の高強度鉄ニッケル超合金軸方向接合部を作成しました。継続的な冷却を実現し、ボルト接続設計におけるいくつかの設計課題とインターフェースの問題を解決します。
Deep Blue Aerospace、SpaceX、Skyroot Aerospace などの企業は、3D プリンティング技術を使用してロケット エンジンを効果的に製造しています。その中でも、スカイルート・エアロスペース社のダワン-1は、100% 3D プリントされた燃料噴射装置を使用した初のロケット エンジンを打ち上げ、ヴィクラム I ロケットでのテストに成功しました。同社は 3D プリンティング技術を使用してエンジンの品質を 50% 削減し、その構造に必要なコンポーネントを半分に削減し、生産納期を 80% 削減しました。
Sublimation 3D が開発した PEP (Powder Extrusion) プロセスは、金属/セラミック用の創造的な間接 3D プリンティング技術であり、単一材料の製造に限定されなくなり、複雑な複合プリンティング製品のニーズを大幅に満たします。この技術は、金属材料とセラミック材料を同時にまたは交互に印刷できる独立したデュアルノズル3Dプリンタを使用することにより、複数の材料の複合印刷を実現します。航空宇宙分野における金属/セラミックマルチマテリアル、金属/セラミック複合材料、およびそれらの製品の迅速な開発と製造において、この技術は広範な応用の可能性を見出しています。
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-conformal-cooling-mold.html