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宇宙ステーションでの3Dプリンティング技術の実証研究 ― NASA

NASAは国際宇宙ステーション(ISS)への補給ミッションをスペースXとノースロップ・グラマンの2社に委託しているが、2024年1月下旬に行われるノースロップ・グラマンの手掛ける20回目の商業補給ミッションでは、3Dプリンティング技術の開発が含まれており、宇宙探査の新時代を切り拓く重要な一歩となることが期待されている。(上部画像はNASAによるミッションの様子。出典:NASA)

国際宇宙ステーション(ISS)への補給ミッションをスペースXとノースロップ・グラマンの2社に委託しているNASA。2024年1月下旬に行われるノースロップ・グラマンの手掛ける20回目の商業補給ミッションでは、3Dプリント技術の開発が含まれており、宇宙探査の新時代を切り拓く重要な一歩となることが期待されている。(上部画像はNASAによるミッションの様子。出典:NASA)

宇宙での3Dプリント技術のテスト

ノースロップ・グラマンの貨物宇宙船シグナスは、2024年1月下旬までにフロリダ州のケープカナベラル宇宙軍基地からスペースXファルコン9ロケットで打ち上げられる予定だ。金属3Dプリンター、半導体製造、地球大気圏再突入時の熱保護システムのテストなどが予定されている。

このミッションの中核を成すのは、宇宙での3Dプリント技術のテストだ。微重力環境下での金属部品の3Dプリントを行い、地球上との差異や、宇宙特有の条件下での3Dプリント可能な形状を探求する。この技術は、長期間の人間の宇宙滞在を可能にするための重要なステップだ。

NASAの国際開発パートナーであるESA(欧州宇宙機関)は、金属3Dプリンターが微小重力下での小さな金属部品の積層造形または3Dプリントをテストしており、今回はESAとの契約するエアバス・ディフェンス・アンド・スペースSASが率いるチームが調査を進める。

「3Dプリンターはさまざまな形状を作成できます。私たちは、まず宇宙での印刷が地球上での印刷とどのように異なるかを理解するためにサンプルを造形します。そして次にこの技術でどのような種類の形状を印刷できるかを確認していく予定です。さらに、この活動は、乗組員が宇宙で金属部品を印刷する際にどのように安全かつ効率的に作業できるかを示すのにも役立つでしょう。」

とESAのロブ・ポステマ氏は述べている。

宇宙で金属3Dプリント技術が果たすことのできる機能、期待できる性能、実際の操作などを衛星軌道上で実証実験することには大きな価値がある。今回の取り組みで、実際に宇宙で3Dプリントされた部品の品質、強度、特性についての理解が深まる。

ESAが作成したサンプル
ESAが作成したサンプル(出典:NASA)

「完成品や部品を打ち上げる」のではなく「衛星軌道上で製造する」

ロケットに積載できる物資には制限がある。補給は、将来の長期にわたる有人ミッションにとっての大きな課題だ。乗組員は3Dプリントを使用して、将来の長期宇宙飛行や月や火星での機器のメンテナンス用の部品を作成することができれば、スペア部品を故障なく宇宙に届けるための梱包を減らしたり、必要になる可能性のあるすべての道具や物体を製造して打ち上げることが不要になる。3Dプリンターを輸送し、現地で製造することができれば、打ち上げコストを抑制できる。

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