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3Dプリンターによる低熱膨張合金の軽量化——日本鋳造とJAXAの基礎共同研究が完了

日本鋳造は2021年9月9日、JAXAとともに実施していた3Dプリンターによる低熱膨張合金の積層造形技術の共同研究について、基礎段階が完了したと発表した。

同研究は宇宙での地球/天文観測衛星の軽量化を目的とし、2019年度より2年間にわたりJAXAと共同で実施していた。

地球/天文観測を目的とした宇宙機に搭載される望遠鏡には、高い寸法安定性が要求される。宇宙空間では、温度変化により支持構造に熱変形が生じることで光学機器の位置精度が低下し、画像がぼやけるなどの光学性能の低下が懸念される。そのため、熱膨張率が低い優れた材料を適用することで熱変形を低減する必要がある。

低熱膨張合金は比重が大きいため、従来の機械加工による部品製造では軽量化に限界があった。宇宙機への適用には重量が課題だったが、JAXAとの共同研究により肉抜き構造(ラティス構造)を実現させ、40%以上の軽量化に成功。構造部材における低熱膨張特性においても従来と同程度の低熱膨張率を達成した。

加えて、これまで機械加工で製造していた光学機器や支持構造部品について3Dプリンターによる積層造形を適用することで、厚さ1mm程度の板バネ構造も造形可能となり、従来品と比べて大幅に納期短縮が可能であることも確認した。

今後は3Dプリンター品の活用拡大に向け、機械的特性や熱膨張率に関する傾斜機能材の開発にも着手する。

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