宇宙探査用のチタン製圧力容器がワイヤー + アーク積層造形プロセスを使用して構築に成功

タレス・アレニア・スペース、クランフィールド大学、グレナモンド・グループで構成されるチームは、将来の宇宙探査の有人ミッションで使用されるチタン圧力容器の初の本格的なプロトタイプの製作に成功した。

作品は高さ約1メートル、重さ約8.5キロ。 チタン合金 (Ti-6Al-4V) で作られており、クランフィールド大学が過去 10 年間にわたって開拓してきたワイヤ + アーク積層造形 (WAAM) プロセスを使用して堆積されました。

デジタル描画から最終構造まで直接進めることができたおかげで、WAAM は 2 つの個別の部分を 1 つの部分に統合しました。 リードタイムの​​長い鍛造の必要性を排除します。 機械加工によって除去される廃棄物の量を大幅に削減しました。

従来の方法で製造した場合、コンポーネントは最終質量の約 30 倍の原材料を必要としたでしょう。 WAAM プロセスを使用することにより、各品目につき 200 kg 以上の Ti-6Al-4V が節約されました。 これにはさらに改善の余地があり、クランフィールドは最終的な厚さに近づけるための革新的な方法に取り組んでいます。

WAAM 形状はクランフィールドで製造され、その後グレノモンド グループに送られ、そこで応力除去、レーザー スキャン、機械加工が行われ、超音波法を使用して検査されました。 最終検査は、Agiometrix が内部品質分析用のコンピューター断層撮影 (CT スキャン) と光学スキャナーを使用して実施し、Thales Alenia Space が部品が機械的要件と仕様を満たしていることを確認しました。

検査の後、プロジェクト チームは、船舶が運転技術および品質要件を満たしていることに満足しました。 チームは現在、製造サイクル全体の微調整を実行し、プロセスの再現性と信頼性を実証し、新しいアプローチの実装を推進することを目的として、2 番目のプロトタイプの構築に進んでいます。ハードウェア。

工学タレス・アレニア・スペースの積層造形プロジェクトのスタディマネージャーであるマッシモ・チャンピ氏は、「私たちはタンク用の革新的な製造ソリューションを探していました。タンクは、通常、サブトラクティブマシニングに基づく従来の生産ルートでは長いリードタイムに悩まされていました。このプロジェクトのおかげで」と語った。 WAAM技術の採用により、標準的な鍛造品の調達に数か月を要していたニアネットシェイプ品を数日で製造し、加工量も削減することで、製品の競争力が向上することを実証しました。要求性能を犠牲にすることなく全体のリードタイムを65％短縮することができ、設計の柔軟性の面でもメリットがあり、プロジェクトの後期段階でのお客様のニーズに応えることが可能となります。 」

クランフィールド大学の主任研究員であり、WAAM3D の主任研究員である Jialuo Ding 博士は、「私たちは 10 年以上にわたって WAAM テクノロジーを開発してきましたが、それがこのレベルの商業的成熟度に達するのを見ることができて非常に満足しています。私たちはこのテクノロジーに非常に興奮しています」と述べています。 「この技術は、当社の新しいスピンアウト会社である WAAM3D を通じて展開されます。また、機械加工在庫が限られている部品を、初めての試みで完璧に処理してくれたグレノモンド テクノロジーズの仕事にも非常に満足しています。」

クランフィールド大学の上級講師でWAAM3Dの最高経営責任者（CEO）であるフィロメノ・マルティナ博士は、「この部分は過去10年間に開発されたソフトウェアとハ​​ードウェアを使用して構築された。これらは最終的にクランフィールドからの新しいスピンアウト会社を通じて商品化の準備が整った」と述べた。 WAAM3D. この部分では、非常に積極的なタイムスケールで、注目度の高いユーザー ケースで WAAM3D の革新的なソリューションをテストする機会が与えられました。私たちは、クランフィールド大学で達成された自動化のレベルを非常に誇りに思っています。WAAM3D は、これらすべてのツールを次のユーザーに提供します。今後数か月以内に産業界に影響が及ぶことを期待しており、これが産業の大規模積層造形に与える影響を楽しみにしています。」