金属 3D プリントを使用して宇宙船コンポーネントの構造強度を強化する: ケーススタディ

Feb 27, 2025

最初のケース: Qiancheng No. 1 01 星
中国航天科技公司によって打ち上げられたQiancheng{{0}}宇宙船はベンチマークとなる。このような技術を適用した世界初の衛星は、3D プリントされたドット マトリックス材料に基づいた星型構造全体を使用しています。統合されたアルミニウム合金積層造形技術を使用して、Qiancheng-1 01 スターは、わずか 0.5 mm の最小フィーチャと、スター全体に 100 万以上の格子構造フィーチャを備えて構築されています。この手法により、サテライト建屋の重量が従来の20%から15%以下へと大幅に軽量化されるだけでなく、部品点数も削減され、設計・準備サイクルも短縮されます。
Qiancheng-1 01衛星の効果的な打ち上げと安定した運用は、宇宙船の主要耐荷重構造用の3Dプリント三次元格子構造技術の成熟度がレベル9に達したことを示しており、実際のシステムが効果的にその使命を果たしたことを示しています。この方法は、人工衛星の構造強度を向上させるだけでなく、大規模で洗練された特殊な構造形成における金属 3D プリンティングの技術的利点も示しています。
2番目のケース: 液体輸送ロケット「Zhuque-2」
ブルー アロー エアロスペースは、「Tianque」10 トン液体酸素メタン エンジン (TQ-11) を使用した「Zhuque-2」液体運搬ロケットを別途開発しました。これは、世界で使用されている唯一のマルチノズル液体酸素メタン ロケット エンジンです。中国。燃焼室やガスジェネレーター本体など、エンジンの主要部品は内部構造が複雑で、外形や流路の精度が厳しく求められます。金属 3D プリンティング技術は、複雑な構造の統合成形を実現し、エンジンの組み立てサイクルを大幅に短縮し、エンジンのメンテナンスを改善する可能性がありますが、従来の鍛造および溶接技術はこれらの技術基準を満たすことができません。
ブルー アロー エアロスペースは、金属 3D プリント技術を使用して燃焼室やガス発生器本体などの重要な部品を最小形状サイズ精度 0.05mm で効果的に製造しました。これにより、ロケットエンジンの構造強度が向上し、信頼性と性能も向上します。 「Zhuque-2」ロケットエンジンの製造における金属 3D プリンティング技術の導入全体は、複雑な構造の構築におけるその特別な利点を完全に示しています。
3件目:新世代有人宇宙船試験船
最初の 3D プリンティング宇宙実験の完了とは別に、新世代の有人宇宙船試験船には、金属 3D プリンティング技術に基づいた最初の CubeStar 展開メカニズムが搭載されました。中国商業航空宇宙公司の星空 (北京) テクノロジー有限公司が展開装置を開発し、プラチナ メタル 3D プリンティング技術を利用して製造しています。金属3Dプリンティング展開装置の重量は従来の機械加工品の半分であり、加工サイクルも数カ月から1週間に短縮され、設計重量の大幅な軽量化と構造強度の向上を実現した。
この飛行により、CubeSat 3D プリントによる新しい展開装置の構造強度、材料特性、宇宙環境適応性が完全に確認されたため、「3D プリント + 航空宇宙」の大規模応用と将来の軌道上放出に向けたデータと技術的予備力が提供されました。宇宙ステーション上でのマイクロおよびナノ衛星の移動展開。この展開装置は、世界標準の 3U 立方体衛星の打ち上げおよび展開基準を満たすことに加えて、1 つのロケットで数百の衛星を打ち上げる能力を備えているため、宇宙船コンポーネントの製造および展開に新たな機会を生み出します。
金属3Dプリントのメリット
宇宙船コンポーネント製造における金属 3D プリンティング技術の利点の主な反映は次のとおりです。
金属 3D プリント技術は、プリント構造を最大限に活用し、材料の無駄を減らし、軽量設計を可能にし、航空機の性能と効率を向上させることができます。
金属 3D プリンティング テクノロジーは、CAD モデルを物理モデルに即座に変換できるため、従来の製造技術を使用して構築するのが難しい複雑な構造を 1 対 1 の正確な複製で実現できます。--
サイクル短縮とコスト削減:金属3Dプリンティング技術は、「同一材料製造とサブトラクティブ製造」のプロセスにおける材料と時間のロスを本質的に回避し、「差別化と統合」の形で製品を提供し、生産効率を向上させます。
強力な信頼性と性能: 金属 3D プリンティングによって可能になった高性能で非常に精密なコンポーネントは、宇宙船の構造強度と信頼性を向上させます。

https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/intake-manifolds-of-metal-additive.html

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