積層造形により「不可能」な材料がどのようにして可能になるのか

NASA は 2014 年、スクラムジェット動力の飛行機の極超音速 (マッハ 5、つまり音速の 5 倍) での飛行に最初と 2 回目の成功を収め、航空史にその名を刻みました。 NASA

数日前、私はAM起業家と話をしました。 私は彼をボブと呼びます。 その男は頭が良いだけでなく、話すのが楽しかったです。 よく笑い、自分のやっていることを明らかに楽しんでいた人。

ボブの仕事？ 同様に不可能な材料から不可能な部品を構築する。 少し調べてみると、「不可能」な道を進んでいるのは彼だけではないことが分かりました。 そして、彼と彼の旅の仲間、AM、そして不可能な物質のおかげで、世界は10年か20年後にははるかに異なる場所になるでしょう。

この材料は高融点金属と呼ばれます。 タングステン、モリブデン、ニオブなどの元素。 金属は非常に強く、靭性があり、耐熱性があるため、機械加工することはほぼ不可能です。 ただし、印刷することは大したことではないようです。

私は直接の経験から、これらの材料の切断がどれほどひどいものであるかを知っています。当時、ドアに入ってきたニッケルベースの合金、焼き入れ鋼、または高融点金属のあらゆる破片がすぐに私の機械に運ばれていたからです。 （上司は私を好きではなかったと思います。）

そのうちの 1 つはタンタルでした。 融点は 3,017°C (5,463°F) で、ガスタービン エンジン業界で人気のインコネル X750 の 2 倍以上です。 当時はそれを知りませんでした。 私が知っていたのは、すべての部品に 6 回のインサートを行ったため、仕事で無駄になったということです。

一方、ボブは、そのような耐火材料からタービン部品を比較的簡単に 3D プリントできるようです。 実際、彼はそれらのいくつかを私に見せてくれました。 美しいですね。

それがなぜ重要なのでしょうか? 私はガスタービンのエンジニアではありませんが、ガスタービンをより高温で稼働させることができれば、より効率が高くなるということを理解しています。 メーカーがタービンブレードの冷却チャネルの切断に多大な時間と費用を費やすのはこのためです。 これにより、より速く回転し、溶けることなくより高い温度に達することができます。 （タービンブレードが溶けると、悪いことが起こります。）しかし、AM を使用すると、ボブのような人々がまだ夢想していない形状と同様に、これらすべての冷却チャネルを作成するのは簡単です。

ボブは NASA と契約を結んでいます。 彼らは次のスクラムジェットの開発に取り組んでいます。 成功すれば、マッハ15、つまり時速11,509マイルの速度が約束される。 ニューヨークからロサンゼルスまで 12 分で飛ぶところを想像してみてください。 サンドイッチはおろか、ビールを飲む時間もほとんどありません。

さらに重要なことは、地球周回軌道の達成が大幅に安くなり、低コストの宇宙旅行が現実に近づくことを意味します。 そして、それは高融点金属の多くの用途のうちの 1 つにすぎません。

先ほども言いましたが、3D プリントのおかげで、世界は近いうちに大きく変わるかもしれません。