3D プリント

相対性空間は宇宙産業を再構築するのか?

公開済み

1年前

2023 年 3 月 23 日

過去 62 年間にわたり、アメリカの宇宙産業は人類が想像していたよりも速い速度で宇宙への進出を計画し、開発し、私たちの月を目指して遠く離れた太陽系やその先まで到達してきました。しかし、この業界がテクノロジーのパラダイムシフトを経験しようとしていると言ったらどうなるでしょうか。 Relativity Space や SpaceX などの企業は、業界がこれまでに経験したテクノロジーと製造における最大の変化の XNUMX つを先導しています。この記事では、この目標を達成するために Relativity Space がどのようなテクノロジーと出現を利用しているのかを探っていきます。

ティム・エリスとは誰ですか？

ティム・エリスをより深く理解するには、さらに遡らなければなりません。若い頃、ティムはレゴへの執着を通じて自分の超集中力とマルチタスク能力を認識していましたが、レゴを組み立てるのに費やした膨大な時間と労力のせいで、ティムの右手の親指は今でも曲がったままになっています。

エリスは、サザンカリフォルニア大学, そこで彼は脚本家として卒業し、USCのテーマ別オプションプログラムの一環として勉強する予定でした。しかし、新入生オリエンテーション中に、彼は専攻を航空宇宙工学に変更しました。 Ellis and Relativity のもう一人の共同創設者兼 CTO、ジョーダン・ヌーン、両方ともUSCのロケット推進研究所で指導的地位を占めていました。ロケット推進研究室に在籍していた間、エリスとヌーンは、学生が設計・製作した初のロケットを宇宙に打ち上げるのに協力しました。 USC に在学中、エリスは Blue Origin で 3 回のインターンシップに参加し、理学士号と理学修士号の両方を取得しました。

卒業後もエリスは Blue Origin で 5 年間フルタイムで働き続け、次のことに重点を置きました。 3D印刷ロケット技術。その後、乗組員カプセル RCS スラスターの推進開発エンジニアとして勤務しました。彼は後に、社内の 3D プリンティングを Blue Origin にもたらした功績として認められることになります。

起源

エリスとヌーンは、ロケットの推進を支援するために特別に設計された積層造形技術の開発に時間を費やしましたが、この技術が宇宙産業に与える影響の重大さを認識し、ロケット製造へのより野心的なアプローチを追求することに決めました。

エリスとヌーンは、2015 年に Relativity Space Industries を立ち上げることになります。当初、彼らはシードマネーとして 500,000 万ドルを調達しようとしましたが、スタートアップのための資金調達の実際の経験がなかったエリスは、自らの意思で自ら行動を起こし、マーク・キューバンにコールドメールを送ることにした明らかに、彼の電子メールはマークに 500,000 万ドル全額を投資するよう説得するのに十分な説得力があるでしょう。スターバックスのナプキンにアイデアをスケッチしてから資金を確保するまで、XNUMX 週間以上かかりました。エリスとヌーンは、後に比類のないサクセスストーリーとなるワイルドな冒険を開始します。

エリスとヌーンは成長率についていくために奔走していたが、後にマークからの資金提供があまりに早く、実際には資金を預ける場所がなかったことを認めることになる。十分な資金と与えられた課題を克服するという野心を持って、彼らは完全に 3D プリントされたロケットを作成するという途方もない仕事を開始しました。現在までに、Relativity Space は 2.3 ラウンドを通じて 4 億ドルの調達に成功しました。

積層造形

相対性理論宇宙は現在、ロケット船の製造をより進歩させ、コストを削減し、設計の簡素性を高めるために、完全に 3D プリントされたロケットを作成するという途方もない課題に直面しています。エリス氏は、3D プリンターがこれまでのツール方法よりも迅速かつ安価に物を簡素化して作成できるため、この問題に対する答えであることを理解していました。さらに、この新しいテクノロジーはより環境に優しく、エネルギー効率が高いという利点がありました。

場合によっては、テストまでの時間が 10 分の 10 に短縮されました。たとえば、前世代のロケットでは、理論から実用的な製品になるまでに 60 年以上かかりましたが、相対性空間では 3 日未満でプロトタイプを製造できます。しかし、金属 3D プリンタを購入して生産を開始するほど簡単ではありませんでした。Relativity Space は独自の XNUMXD プリンタを製造し、さらにはチームの金属専門家から派生した独自の合金を社内で設計する必要がありました。これらの偉業は、ロケットの設計時に存在する残りの複雑さは言うまでもなく、それ自体で非常に重要です。

積層造形は、生産ラインに関する既存の宇宙産業の問題のほぼすべてを解決するものであり、特別なツールの必要性がなくなり、アイデアから実用的な製品になるまでの時間が短縮され、相対性空間でより短期間で大幅に多くの反復をテストおよび生産できるようになります。他のどのロケットメーカーよりも。数百万、場合によっては数十億の貴重な貨物を扱う業界について話している場合、これらのテクノロジーは実証され、真実であり、テストされる必要があります。これらの障害にもかかわらず、同社は米国史上民間宇宙企業の中で最大の予約注文を受けており、3Dプリンティングのアイデアを強化し、エリスとヌーンが思い描いていた宇宙産業の技術進歩に対する投資家の準備が整っていることを証明した。。

相対性空間4gプリンター。

宇宙産業のボリューム

宇宙旅行の長年の問題は手頃な価格であり、この高い敷居が下位国家による宇宙計画の立ち上げを妨げていた。また、スペースXとブルー・オリジンによって間違いであることが証明されるまで、宇宙旅行は民間部門では決して実現不可能であると考えられていた。 Relativity Space は、世界中の国々のニーズを満たすためにこの業界に変革をもたらしている新参者です。衛星やロケットの打ち上げに対する需要が高まるにつれ、宇宙旅行の需要も飛躍的に増大します。現在、宇宙産業の価値は350億ドルに達しており、モルガン・スタンレーによると、1.1兆ドルに成長すると予想されています 2040年まで。

宇宙産業のほぼ 50% は衛星の打ち上げであり、これを認識して民間部門は低軌道での衛星の配布に適した、より実用的な方法で自らの舵を切っています。これは複数の意味で有益です。宇宙での貨物の需要が高まっており、長距離にわたって外国の惑星に大量の貨物を輸送するのに最適なソリューションが必要です。火星のような惑星をテラフォーミングしようとする場合、私たちはその能力を持っている必要があります。地球上で製造や創造を行う場合、必要に応じて XNUMX か月先の惑星に貨物を輸送することは期待できません。

Relativity Space は、Terran 1 および Terran R とともに、貨物流通のニーズに重点を置いています。テラン 1 (85% 3D プリント) のペイロードは 2700 ポンドです。これは、2024 年のテラン R の打ち上げに向けてテストと準備を行うため、情報収集技術に重点が置かれます。テラン R (95% 3D プリント) は、ペイロードは44,000ポンドです。タラン 1 は低軌道ミッションに適しており、テラン R は 2024 年に火星に飛行することを目標としています。

相対性空間

相対性空間は、評価額4.2億ドルそして、驚くほど短期間で1.3万平方フィートを超える製造スペースを確保しました。同社はこれまで、いくつかの特許を取得しました 3D プリンティング技術や合金の一部も含めてです。他のロケットメーカーがサプライチェーンや外部メーカーに依存しているのに対し、同社がこれを実現できるのは、完全な自社製造のおかげでもある。 Relativity Space は、米国全土にある 1 つの倉庫のうちの 4 つで、これをすべて自社で行っています。彼らは必要なテクノロジーをすべて社内に導入することに成功しただけでなく、ケープカナベラルの歴史の中でXNUMX番目の会社となる専用の発射台を持つために、ヴァンデンバーグ空軍基地にも基地を置いています。

Relativity Space の独自技術により、プラズマアーチ放電と、完全に社内で設計された溶接ワイヤを毎秒 3 インチの速度でアルミニウム合金にレーザー溶接することを利用した、新しく設計された 10D プリンタの製造が可能になりました。これにより、これまでにないスピードで、特定のニーズに合わせて最終製品をより適切に調整できるようになりました。機械学習による最適化より流動的な設計となり、多くの場合、他の方法では製造がほぼ不可能な部品が製造されます。

エリス氏と彼のチームは、金属の反りなど、いくつかの予期せぬ技術的課題を解決する必要がありました。この場合、チームは、各合金に固有の反りの正確な仕様を学習し、機械学習アルゴリズムを利用して、プロセスに使用される特定の合金に合わせてプログラムをより適切に調整することが最善のアプローチであると結論付けました。これにより、部品の作成時に部品の反りを測定値に組み込むために、それに応じて計算および調整できるようになりました。エリス氏は、ロケットの長さ全体にわたって、このアルゴリズムにより許容誤差が 2 分の XNUMX インチ以内になったと述べています。これは、機械学習が製造業にどのように役立つかを示すもう XNUMX つの例です。

簡素化が優先リストに急上昇

前世代のロケット探査では、NASA によるあらゆる決定に冗長性が必須でした。潜在的な障害に備えて、各部品には少なくとも XNUMX つのバックアップ部品が必要です。この考え方は、NASA ロケットの数回の反復にわたるエンジニアリングと製造の決定に見られます。しかし、部品を減らしてロケットの製造を簡素化することが目標である場合、私たちはどのような立場にあるのでしょうか? これは冗長性にどのような影響を及ぼしますか?

Relative Space の場合、ロケットの簡素化は冗長性にとって有益です。部品数の削減は、メンテナンスの容易さと、オンデマンドで部品を交換または修理できるかどうかに直接関係します。 3D プリンティングの進歩と高品質プリンターのサイズ要件の減少により、有人飛行の航空機に 3D プリンターを搭載することが可能になり、植民地化された惑星に配備される可能性もあります。

これは、1 つの個別部品から製造された噴射ノズルから、加熱された表面に直接プリントされた膨張室冷却システムに至るまで、Terran 1 および Terran T ロケット全体に見られます。これらの過度の簡素化により、より信頼性が高くコスト効率の高い部品が得られ、プリンタに合わせて管理できる場所ならどこでも実現可能に製造することができます。これにより、部品を分解して再組み立てするための実践的な要件がなくなるため、メンテナンスとダウンタイムの削減も可能になります。