ロッキード・マーティン・スペースはMETHOD Xを使用して月面ローバープロジェクトの部品を作成し、エンジニアが自律システムとプロセスを設計、開発、テストできるようにしています。

ロッキード・マーティンは、世界の航空宇宙・防衛企業であり、同社は次世代ならびに次世代技術に注力しています。ゼネラル・モーターズ(GM)と提携して、ロッキード・マーティンはNASAのアルテミス・プログラムに使用できる新しい完全自律型月面ローバーを開発しています。これは、GMもその開発に関与していた元のアポロローバーに敬意を表するチームです。

ローバーの自律システムの初期の設計と開発のいくつかは、カリフォルニア州パロアルトにあるロッキード・マーティンの最先端の研究開発施設である先端技術センター(ATC)で行われています。MakerBot 3Dプリンターは、ここで約5年間使用されており、ロッキード・マーティンのエンジニアチームの多くのプロジェクトに容易にアクセスできる3Dプリントを提供してきました。

ATCの3Dプリントラボに加えた最新の追加は、MakerBot METHOD X®3Dプリント プラットフォームです。METHOD Xを使用すると、チームはナイロンカーボンファイバーやABSなどの材料で部品をプリントして正確なテストに必要な性能を与えることができ、METHOD Xの加熱室で作成された部品の寸法精度は正確であり、一般的なデスクトップ3Dプリンターのような様々な補正処理などは必要としません。

「ATCには、迅速なターンアラウンドタイムを支援する複数のMakerBotプリンターがあります」と、ロッキード・マーティン・スペースのシニア・メカニカル・エンジニア、アーロン・クリスチャンは述べています。「部品をデザインし、造形し、数時間後に手に持つ。これにより、3D プリントパーツをすばやくテストし、弱点を特定し、モデルを調整し、夜間に再度モデルを造形し、翌午前中には次の試作を完成できます。3Dプリントを使用すると、高速かつ反復的な設計が可能になり、部品の待ち時間を数週間から数時間に短縮できます。

ロッキード・マーティンのエンジニアは、月面ローバー用に設計された多数のアプリケーションをテストしています。クリスチャンと彼のチームメイトは、METHOD Xを使用して、組み込みシステム ハウジング、センサーマウント、その他のカスタムパーツなど、ローバープロジェクトのプロトタイプ作成とコンセプト実証のための部品をプリントしています。「MakerBot METHOD X は、寸法的に許容できるパーツをすぐに作成し、あらゆる種類のプロジェクトで、複数のパーツをまとめてプリントできます。」

これらの部品の多くはMakerBot ABS材料でプリントされ、砂漠の熱、紫外線暴露、水分、およびその他の環境条件に耐えるように設計されています。Stratasys SR-30可溶性サポート材と組み合わせて、MakerBot ABS材で印刷された部品は、ブレークアウェイタイプのサポート材と比較して滑らかな表面仕上げを提供するように設計されています。溶解可能なサポート材でプリントすると、従来の加工では不可能だった有機形状も可能になります。3Dプリンティングは、エンジニアがこれまで以上に既成の概念に捉われず考えることを後押しします。

「我々は開発の初期の段階にあり、ATCのローバーは、私たちが社内で設計し、開発したテストベッドです。この手頃な価格のモジュラーテストベッドは、軍事、捜索救助、核用途、そして極限環境自律性のニーズなど、他のアプリケーションの設計を変更するために3Dプリンティングを使用して迅速な変更を行うことができます」と、クリスチャンが言いました。

3Dプリントにより、チームは部品を手頃な価格で、反復的に、そしてモジュール式にテストすることができます。ローバー用にプリントされた部品の1つは、LIDARのマウントであり、周囲の物体の近接性を判断のためのセンサーでした。自動運転車用途でも広く使用されており、多くの自律プロジェクトでLIDARを使用しています。マウントはローバーに据えるように設計され、完全なモジュラーロボットシステムとして設計されており、それはABS材でプリントされることにより標準的なPLAよりも過酷な条件に対応することができます。また、エンジニアは、ステレオカメラ、方向アンテナ、RGBカメラ、レンジファインダーなど、さまざまなセンサーとLIDARを継続的に交換することができます。それは複雑な有機形状を持ち、従来の加工では実現が難しい場合があります。マウントはまた、ロボットの部品を冷却し適切な温度に調節し続けるために最適な空気の流れを確保するための多くのアクセスを有しています。

組み込み型のエレクトロニクスハウジングは、ローバーの内部やATCの他のロボットに入るように設計されています。ハウジングは、潜在的な落下の可能性から電子機器を保護するために開発されました。PLAでプリントされましたが、その六角形のため、固い強度を発揮します。その設計はまた装置を保護している間システムを冷却するために必要なオープンエアフローを実現します。

プロトタイプの作成に加えて、ロッキード・マーティンは、様々な宇宙計画のプラットフォームのための生産部品に3Dプリンティングを使用しています。

「宇宙用の3Dプリント部品のテストと飛行の大きな利点は、設計が簡素化され、より複雑な図形を作成できます。これは、必要な締結部品の数と部品数を減らしますが、これはテストまたは組み立てる必要がある部分が1つ少なくすることができ、大幅なコスト削減となります」とクリスチャンは指摘しています。
「これはまた、将来は宇宙での3Dプリントの道を開きます。地球上で同じ部品を設計、3Dプリント、テストできているのですから。」

宇宙での製造は高価ですが、将来のアプリケーションやミッションに魅力的です。現在では、各部品を個別に宇宙へ運ぶのではなく、材料を宇宙に送って複数の部品や構造物を3Dプリントすることができるからです。それを部品ファイルのデジタルインベントリーと組み合わせることで、宇宙での3Dプリンティングは、ストレージや複数の搬送の必要性を省くことによってコストを削減し、飛行コストを削減します。

「デジタルインベントリーのコンセプトは、デジタルトランスフォーメーションを推進するのに役立ちます - 送信可能なデジタルデザインを持っているなら、望む場所で部品をプリントし組み立てることができます。」と、クリスチャンは付け加えました。