NASA、金属積層造形のための宇宙技術研究所を設立

Dec 31, 2023

2023 年 4 月 17 日

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NASAは、工学と気候研究の重要な分野で技術を開発するために2つの新しい研究所を設立すると発表した。 新しい宇宙技術研究所 (STRI) は、米国の大学が率いるチームを活用して、NASA の将来にとって重要な学際的な研究および技術開発プログラムを作成します。 この研究所は、大学、産業界、非営利団体から科学、工学、その他の専門分野を結集することで、初期段階の技術への投資を通じて将来の航空宇宙能力に影響を与えることを目指しています。

研究機関の 1 つ (量子経路研究所) は、気候研究を支援する量子センシング技術に焦点を当てます。 もう 1 つ (IMQCAM、Model-Based Qualification & Certification of Additive Manufacturing) は、理解の向上に努め、積層造形技術を使用して作成された金属部品の迅速な認証を可能にすることを支援します。

ワシントンにあるNASA本部のNASA宇宙技術ミッション総局の副管理者であるジム・ロイター氏は、「私たちは複数の大学のチームの専門知識を活用して、最も差し迫ったニーズに応える技術を開発できることに興奮している」と述べた。 「彼らの研究は、私たちの故郷の惑星を研究するための次世代科学を可能にし、最先端のモデリングによる宇宙飛行のための3Dプリント金属部品の使用を拡大します。」

各研究機関は5年間で最大1500万ドルを受け取ることになる。

ペンシルベニア州ピッツバーグのカーネギーメロン大学は、積層造形金属部品のコンピューターモデルを改良し、宇宙飛行用途での実用性を拡大することを目的とした積層造形モデルベース認定・認証研究所（IMQCAM）を主導することになる。 同研究所はメリーランド州ボルチモアのジョンズ・ホプキンス大学が共同主導する。

金属積層造形はロケット エンジンなどの用途に使用でき、設計変更時に新しい部品をより柔軟に作成できるようになります。 この技術は月面の人類の前哨基地でも使用できる可能性があるが、そこでは事前に製造された部品を持ち込むのは費用がかかり、制限もかかるだろう。 ただし、そのような部品を効率的に認証して使用するには、その特性を高精度に予測する必要があります。

「このタイプの部品の内部構造は、他の方法で製造されたものとは大きく異なります」と、同研究所の主任研究員であり、カーネギーメロン大学の冶金工学および材料科学のUSスチール教授であるトニー・ロレット氏は付け加えた。 「同研究所は、NASAやその他の業界がこれらの部品を日常的に使用するために必要なモデルの作成に焦点を当てます。」

デジタル ツインとして知られる詳細なコンピューター モデルにより、エンジニアは部品の機能と限界 (部品が壊れるまでにどの程度の応力がかかるかなど) を理解できるようになります。 このようなモデルは、使用する部品を認証するための鍵となる、部品の処理に基づいた部品特性の予測可能性を提供します。 同研究所は、積層造形に一般的に使用される宇宙飛行用材料​​から作られた AM 部品のデジタルツインを開発するほか、新しい材料の評価とモデリングも行う予定です。

ジョンズ・ホプキンス大学ホワイティング工学部土木・システム工学のマイケル・G・カラス教授であるソムナス・ゴーシュ氏が共同主任研究員を務め、ロレット氏とともに研究所を共同指揮することになる。 同研究所のその他のパートナーには、ヴァンダービルト大学、テキサス大学サンアントニオ校、バージニア大学、ケースウェスタンリザーブ大学、ジョンズ・ホプキンス大学応用物理研究所、サウスウェスト研究所、プラット・アンド・ホイットニーが含まれる。

テキサス大学オースティン校は、次世代の地球科学応用のための量子センシング技術の進歩に焦点を当てた量子経路研究所を主導することになる。 このようなテクノロジーは、私たちの地球と気候変動の影響についての新たな理解を可能にするでしょう。

量子センサーは量子物理学の原理を使用して、より正確なデータを収集し、前例のない科学測定を可能にする可能性があります。 これらのセンサーは、地球周回軌道上の衛星が質量変化データを収集するのに特に役立つ可能性があります。質量変化データは、氷、海洋、陸水がどのように移動し、変化しているかを科学者に伝えることができる測定の一種です。 量子センサーの基本的な物理学と技術は概念としては証明されていますが、宇宙飛行ミッション中に次世代の科学ニーズに必要な精度で量子センサーを開発するには努力が必要です。

「量子センシング手法は、コンピューティング、通信、そして現在は地球科学のリモートセンシング用途において、大きな可能性を示しています」と同研究所の主任研究員であり、テキサス大学航空宇宙工学および工学機械学の教授であるスリニバス・ベタドプル博士は述べた。オースティンで。 「私たちの目的は、この技術を進歩させ、できるだけ早く宇宙に向けて準備できるようにすることです。」

同研究所は、量子センサーの基礎となる物理学をさらに進歩させ、宇宙ミッション向けにこれらのセンサーを構築する方法を設計し、この新しい技術に対応するためにミッション設計とシステムエンジニアリングがどのように適応する必要があるかを理解することに取り組む予定だ。

この研究所のパートナーにはコロラド大学ボルダー校が含まれます。 カリフォルニア大学サンタバーバラ校。 カリフォルニア工科大学; および国立標準技術研究所。

www.nasa.gov

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