NASA、完全に 3D プリント部品で作成されたロケットを打ち上げ

ロブ・シュピーゲル | 2023 年 5 月 15 日

NASA は、新しい銅合金を使用して構築されたロケットで 3D プリントされた宇宙部品の開発を続けています。 最近発売された Terran 1 は、すべて 3D プリントされた部品から作成されました。 ロケットは高さ100フィート、幅7.5フィートです。 NASA はコストを削減し、車両の重量を軽減するために 3D プリンティング技術の活用に取り組んでいます。 Terran 1 には、華氏 6,000 度に近い温度に耐えることができる銅合金で作られた積層造形エンジンが 9 基含まれています。

積層造形された燃焼室がプロセス途中で示されています。

このロケットは、実際には「Game Changing Development (GCD)」と呼ばれる取り組みで、クリーブランドにある NASA のグレン研究センターで製造されました。 このプログラムは、将来の宇宙ミッションに向けた宇宙技術を開発し、国家の重要なニーズに対するソリューションを提供するために開始されました。 GCD は、分析モデリング、テスト、ペイロードと実験の宇宙飛行デモンストレーションを通じて、有望なアイデアについて研究開発チームと協力しています。

高温下での性能を向上させるために、GCD は Glenn Research Copper (GRCop) として知られる銅ベースの合金の材料を開発しました。 この材料は、高性能ロケット エンジンの燃焼室用に設計されました。 この合金は銅、クロム、ニオブを組み合わせたものです。 GRCop は、高強度、高熱伝導率、高耐クリープ性を目指して開発されたため、高温用途での応力や歪みが大きくなります。 GRCop は優れた低サイクル疲労も提供し、華氏 900 度を超える条件での材料の破損を防ぎます。 これは従来の銅合金よりも 40% 高いです。

NASA の材料エンジニアの Dave Ellis と Chris Protz が、最初の積層造形 GRCop 燃焼室を検査しました。

David Ellis は、スペースシャトル時代に NASA 支援の大学院生として GRCop 合金ファミリーを開発しました。 彼はキャリアを通じて、材料の耐久性に重点を置き、合金とその応用に取り組み続けました。 「当時、スペースシャトルの主エンジンの燃焼室ライナーは通常、1～5回のミッション後に交換されていました」とエリス氏は声明で説明した。 「私たちの研究では、GRCop-84 がメンテナンスサービスとエンジン寿命の 500 ミッションの間に 100 ミッションという目標を容易に達成できることが示されました。」

エリス氏のチームは、さまざまなバージョンの GRCop 合金を使用して、NASA の高速分析製造推進技術 (RAMPT) を含む複数のプロジェクトやプログラムに取り組みました。 GRCop-42 と呼ばれる最新のバージョンでは、積層造形法を使用して、ロケット エンジン用の単一ピースおよびマルチマテリアルの燃焼室と推力室アセンブリを作成します。 その結果、推力室コンポーネントの性能が向上し、重量が削減され、コストが削減されました。

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