風洞モデル用のワイヤーアーク積層造形

WAAM3D 創設者兼 CEO、フィロメノ マルティナ博士より

世界の風洞市場は、CAGR +3.3% で 2027 年に 31 億 9000 万米ドルに成長すると予想されています。 1800 年代に最初の密閉型風洞が稼働して以来、空気力学の研究においてその価値が証明され、あらゆる主要な航空機プログラムに根本的に貢献してきました。 無人航空機 (UAV) の人気が高まるにつれ、風洞モデルは、エンジニアがこれらや他の多くの航空宇宙コンポーネントの揚抗比 (または L/D 比) を改善するのに役立つ可能性を再び示しています。

この記事では、WAAM3D の CEO 兼共同創設者であるフィロメノ マルティナ博士が、航空宇宙研究企業が製品開発とイノベーションを向上させるために 3D 金属プリントをどのように使用しているか、またこれらのプロトタイプのパフォーマンスについて説明します。

プロトタイプ設計による航空宇宙部品のテストと開発は、長期にわたる、費用のかかるプロセスになる可能性があります。 ただし、プロトタイプの効果が高ければ高いほど、完成品の品質も向上するため、この段階は非常に重要です。 金属プロトタイプは、高度な段階や生産前段階で使用されるだけでなく、特に機械的および機能的性能を評価する必要がある場合に、早い段階で使用することもできます。 金属プロトタイプは、アルミニウム、スチール、その他の材料から作成でき、CNC 機械加工、板金成形、鋳造、3D 金属印刷などのさまざまなプロセスを使用して作成できます。

ワイヤー アーク アディティブ マニュファクチャリング (WAAM) は、大規模な航空宇宙のプロトタイプやコンポーネントの製造を変革する可能性を秘めた 3D 金属プリント技術です。 これは、チタンなどの材料の機械加工に伴う高価な無駄を回避し、さまざまな材料 (チタン、アルミニウム、高融点金属、鋼鉄、青銅、銅からインバールまで) でそれほど複雑ではない中規模から大規模の構造を作成できるためです。インコネルとマグネシウム）。 十字型、フランジ、強化パネル、翼リブなどの中型から大型の航空機部品の製造に特に適しています。

RoboWAAM は、WAAM3D の大判 3D 金属積層造形プラットフォームです (画像: WAAM3D)

英国ベッドフォードに拠点を置く Aircraft Research Association Ltd (ARA) は、近年、モデル作成のリードタイムとコストを改善する方法を検討してきました。 英国の航空宇宙産業に独立した研究開発を長年提供してきた同社は、北米の西海岸からヨーロッパ全域、アジアの極東まで広がる世界的な顧客ベースを持っています。 ARA は空気力学のセンター オブ エクセレンスとしても知られており、世界の主要民間航空機および防衛システム メーカー向けの多くの革新的なプロジェクトに取り組んできており、技術的優位性を求めて設計の限界を押し上げることに慣れています。

以前に WAAM3D の創設者とクランフィールドのチームとともに鋼製翼の可能性を調査したことがあり、ARA の空気力学エンジニアは、WAAM が風洞モデルのリードタイムとコストを削減できる可能性があることを認識していました。 この理論を検証するために、ARA は、クリーン スカイ 2 研究およびイノベーション資金提供プログラムの一環として、WAAM プロセスを使用して製造される直径 190 mm、長さ 350 mm のアルミニウム ノーズ コーンを選択しました (GA 契約第 2 号に基づき)。 864803）。

直径190mm、長さ350mmのアルミニウムノーズコーンはRoboWAAMマシンで製造されました（画像：WAAM3D）

2006 年から実施されているクランフィールド大学の研究に基づいた WAAM3D は、大規模な積層造形のリーダーです。 社内で開発した製品、サービス、材料に基づいたターンキー ソリューションを提供した経験を持つチームは、ARA と緊密に連携してノーズ コーンの設計を最適化し、時間とコストを確実に節約して提供できるようにしました。 これを行うために、WAAM3D チームは形状を検討し、開始バー原料の大部分がノーズ コーン内に統合された振動ダンパーの周囲に構築されるようにしました。 これにより、堆積する材料が最小限に抑えられ、時間、お金、材料が節約されました。