航空宇宙分野では、ロボットによるワイヤ・アーク積層造形（WAAM）を用いて、認証済みの金属合金から中型から超大型までのニアネットシェイプ構造部品、専用治具、宇宙機器を製造します。産業用ロボットとアーク積層技術を組み合わせることで、WAAMは宇宙および地上支援用途の厳しい要求に対応したメートル級の金属部品を実現します。

航空宇宙工学では、構造強度と材料効率のバランスを取ることが重要です。従来の製造方法では、材料の無駄や長いリードタイムを抑えながら大型部品を製造することが難しい場合が少なくありません。MX3Dは、航空宇宙および宇宙分野に特化した3つの中核的な価値提案により、これらの生産上の課題を解決します。

ニアネットシェイプ大型部品：数メートル規模の部品を製造し、必要な原材料の使用量を大幅に削減します。

短納期：従来の鍛造や鋳造による遅延を回避し、重要な構造物や地上支援設備を数か月ではなく数週間で提供します。

認証済みの金属材料技術：厳格な業界基準を満たすため、管理された条件下で積層された厳密に試験済みの産業用合金を使用します。

大型金属3Dプリンティングの技術力について詳しくご覧ください。

航空宇宙分野でWAAMが選ばれる理由

航空宇宙分野で積層造形技術を評価するには、適切な技術を対象となる構造物の規模に合わせて選択することが重要です。従来のパウダーベッド溶融結合方式（PBF）は、小型で複雑なエンジン内部部品の製造には適していますが、造形サイズの制限と金属粉末の高コストにより、大型構造部品の製造には大きな制約があります。

ワイヤ・アーク積層造形 (WAAM)は、制限のある造形チャンバーを必要とせずに稼働でき（例えば、MX3D MX Systemsのモジュール性と設備スペースの自由度によって実現）、パウダーベッド方式では対応できないメートル級の航空宇宙構造物や大型ツーリングの製造を可能にする広い造形領域を提供します。多軸ロボットアームと、標準化され試験・認証済みの溶接ワイヤを活用することで、WAAMは大型部品向けに非常に経済的かつ高速な積層造形プロセスを実現します。

特に重要なのは、WAAMが「Buy-to-Fly比」を根本的に改善する点です。従来の切削加工では、ビレット材から大型の航空宇宙構造部品を製造する際に大量の材料廃棄が発生し、特にインコネルのような高価な合金や特殊な航空宇宙用アルミニウムを使用する場合、そのコストは大きな負担となります。WAAMのニアネットシェイプ積層方式は、最終的な最小限のCNC加工を行う前に、構造上必要な材料のみを積層することで、材料廃棄を大幅に削減します。

最後に、WAAMのエンジニアリング上の適用範囲を正確に定義することが重要です。WAAMは、大型構造部品、耐久性の高いツーリング、重量級の地上設備や宇宙用ハードウェアの製造を目的として設計されています。微細な内部エンジン流路やコンプレッサーブレードのような精密形状部品の製造には使用されません。大規模構造における効率性に重点を置くことで、WAAMは調達プロセスにおいて最も深刻なボトルネックを解決します。

航空宇宙分野での応用

WAAMは、複数の航空宇宙分野におけるサプライチェーンおよびエンジニアリング上の課題を解決するために積極的に活用されています。

構造部品

宇宙モジュール分野では、WAAMを活用して、内部ノード、高耐久ブラケット、エンジンマウント、構造コネクターなどの大型耐荷重構造部品を製造します。これらの部品のトポロジーを最適化することで、エンジニアは必要な降伏強度を維持しながら軽量化を実現できます。サプライチェーンの安定化にどのように貢献するかについての詳細は、以下の資料をご覧ください。 防衛および航空宇宙分野向けの地域分散型生産

ツーリングおよび治具

航空宇宙分野におけるWAAMの最も直接的かつ効果的な適用例の一つが、カスタムツーリングです。大型複合材レイアップ用ツール、組立治具、専用の地上支援設備の製造は、鍛造や鋳造で行う場合、長いリードタイムが発生することが多くあります。WAAMは、大型のスチールおよびアルミニウム製ツーリングを迅速かつ必要に応じて製造することを可能にし、航空機そのものの製造サイクル全体を加速します。

宇宙用ハードウェアおよび構造物

幾何学的な設計自由度とサイズ制約の少なさにより、WAAMは宇宙用ハードウェア分野で非常に魅力的な技術となっています。用途には、衛星構造フレーム、打上げロケットのプロトタイピング、そして宇宙空間での展開を目的とした大規模居住施設インフラの製造が含まれます。

無人航空機および実験用航空構造物

無人航空機（UAV）および実験用ドローン開発では、迅速な設計反復が極めて重要です。この分野においてWAAMは、設計チームが高価な恒久金型に投資することなく、大型の実験用航空構造物を迅速に造形し、試験することを可能にします。

航空宇宙規格への適合（認証および品質）

航空宇宙分野での応用には、厳格な品質保証とNASA-STD-6030などの認証フレームワークへの厳密な適合が求められます。MX3Dは、これらの厳しい安全基準を満たすよう設計された、管理されたデータ駆動型の製造環境を運用しています。

当社のロボット生産施設は、ISO 9001品質マネジメント、AWS/IIW溶接規格、DNV認証を含む包括的な基準のもとで運用されています。さらに、MX3DはLloyd’s Register AM施設認定を取得しており、認証済みで構造的に信頼性の高い金属部品を一貫して製造する能力を実証しています。AS9100および特定のEN航空宇宙規格は、飛行に不可欠な部品に対する独自の認定経路を示すものですが、当社が確立している海洋および構造分野での基盤は、航空宇宙用ツーリングおよび地上支援評価に必要な金属材料のトレーサビリティを提供します。

内部構造の健全性を保証するため、当社では包括的な試験プロトコルを導入しています。当社の取り組みについて詳しくご覧ください。 WAAM部品の非破壊検査および、当社ガイドで認証取得への道筋をご確認ください：WAAM部品は認証可能ですか？

WAAMは特徴的なリブ状の表面を形成するため、最終的な寸法公差は溶接後の機械加工によって達成されます。当社では、これらの仕上げ工程を考慮した高精度なデジタル計画を統合しています。詳細については、以下をご覧ください。 ニアネットシェイプ金属造形品の加工代管理

航空宇宙向けWAAM材料

航空宇宙用途では、部品が極端な熱負荷や高い機械的応力にさらされるため、材料選定が極めて重要です。MX3Dは、大規模な航空宇宙構造部品およびツーリング用途の大部分をカバーする合金に厳密に注力しており、特に量産規模で最適なプロセス安定性とコスト効率を確保することを重視しています。

その代わりに、当社の航空宇宙向け材料ポートフォリオは、5183+Scのようなスカンジウム添加アルミニウムをはじめとする、以下の検証済み材料を基盤としています。

インコネルおよびニッケル基超合金: 当社ではインコネル625および718（UNS N06625/N07718）を造形しています。これらのニッケル基超合金は、高温環境下でも優れた高強度構造健全性と耐酸化性を維持するため、高温部品、排気系ハードウェア、高耐熱シールド構造に最適です。

アルミニウム3Dプリンティング: 当社では、2319および5356を含む航空宇宙グレードのアルミニウムワイヤを使用しています。これらの合金は、強度対重量比が主要な設計要素となる軽量航空構造物、UAVフレーム、そしてペイロードに敏感な宇宙用ハードウェアの製造に不可欠です。

ステンレス鋼3DプリンティングおよびHSLA：高強度低合金鋼（HSLA）および高耐久ステンレス鋼は、堅牢な地上支援設備、構造ブラケット、大型複合材レイアップ用ツーリングの製造に幅広く活用されています。

検証済みの金属材料技術についての総合的な概要は、当社の材料および認証ハブをご覧ください。

注目事例

航空宇宙分野におけるWAAM技術の最も重要な実証は、実際に納入され、現場で試験されたプロジェクトによって示されています。

ESA月面居住施設の床構造

宇宙インフラ分野におけるWAAMの能力を示す代表的な事例が、ESA月面居住施設の床構造です。宇宙環境での建設に向けた大規模3Dプリンティングの実現可能性を実証する目的で委託されたこのプロジェクトにおいて、MX3Dはこの大型宇宙用ハードウェア構造を成功裏に製造しました。

308LSiステンレス鋼を使用して造形されたこの居住施設の床構造は、直径約4.5メートル、重量約395キログラムです。SOMとの協力により2021年ヴェネツィア・ビエンナーレで展示されたこのプロジェクトは、WAAMが粉末床溶融方式では対応できない、大型で構造的に健全な宇宙建築物を実現できることを証明しています。

当社のESA月面居住施設の床構造事例で詳細をご覧ください。

私たちと始めましょう

大型の航空宇宙用ツーリング、地上支援設備、または宇宙構造物をWAAMへ移行するには、経験豊富な製造パートナーが必要です。MX3Dは、この技術を導入するための柔軟な選択肢を提供しています。当社は直接的な アムステルダムの施設からオンデマンドで金属部品製造サービスをご注文いただくことも、またはお客様ご自身の航空宇宙製造施設へ統合可能なターンキー型ロボットシステムを提供することも可能です。

プロジェクトの見積もりまたは実現可能性調査を開始するために、当社のエンジニアリングチームは以下の情報を必要とします:

デジタル形状データ：対象部品のネイティブCADファイル。

合金仕様：対象となる材料（例：インコネル718、アルミニウム2319、またはHSLA鋼）。

認証レベル：部品の運用に必要とされる具体的な試験、非破壊検査（NDT）、および品質保証基準。

予算：対象プロジェクトに割り当てられた予算の目安。

航空宇宙3Dプリンティングに関するよくある質問

航空宇宙分野では3Dプリンティングはどのように活用されていますか？

航空宇宙分野では、3Dプリンティングは複雑で少量生産が必要な部品を迅速に製造するために使用されています。粉末床技術が小型エンジン内部部品の製造に適している一方で、ワイヤアーク積層造形（WAAM）は、認証済み金属合金を使用して、大型のニアネットシェイプ構造部品、高耐久複合材ツーリング、および宇宙用ハードウェアを製造するために利用されています。

MX3Dは航空宇宙分野でどのような金属を使用していますか？

MX3Dは、幅広い産業用ワイヤ材料のポートフォリオを活用しており、高温用途向けにはインコネル625および718、軽量構造向けにはアルミニウム（2319および5356）、ツーリング向けには高強度鋼を重点的に使用しています。大規模造形における最適な構造的プロセス安定性を維持するため、MX3Dではチタンの造形は行っていません。

大型の航空宇宙部品は3Dプリンティングで製造できますか？

はい。従来の3Dプリンティング用真空チャンバーによる物理的な制約を取り除くことで、WAAMロボットシステムは数メートル規模の航空宇宙構造物、レイアップ用金型、宇宙用ハードウェアを造形でき、従来の積層造形方式に対して大きなサイズ上の優位性を提供します。

宇宙用ハードウェアの製造に3Dプリンティングは使用されていますか？

はい。WAAMは、衛星フレームや居住施設などの大型宇宙構造物のプロトタイピングおよび製造に適した理想的なソリューションです。実証例として、MX3Dが宇宙環境インフラの実証を目的に製造した、約4.5メートル規模のESA月面居住施設の床構造があります。

3Dプリンティングで製造された航空宇宙部品は認証を取得できますか？

はい。WAAMによって造形された構造部品は、厳格な認証プロセスを受けます。MX3DはISO 9001品質管理、AWS/IIW溶接規格に基づいて運用されており、Lloyd’s RegisterおよびDNVの施設認証資格を取得しています。部品は実際の運用前に、必要な構造健全性基準を満たしていることを確認するため、厳密な非破壊検査（NDT）を実施します。