メタル AM により、学部生は経済的なロケット ターボポンプ コンセプトを開発できるようになります

2023年8月30日

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コロラド大学ボルダー大学航空宇宙工学科学プログラムの 2 人の学部生、ザカリー・レサンとパトリック・ワトソンは、CFTurbo、Velo3D、シリコン バレー エリート マニュファクチャリング、EMP などの専門家と協力して、経済的で信頼性の高いロケット ターボポンプ コンセプトを開発しました。 。 現場でのインターンシップ中に、2 人はスペース X およびランチャーの上級設計者と関係を築き、ロケット設計を取り巻く最も差し迫った課題を解決するための道筋を理解し、宇宙用の理想的な単一部品の高性能コンポーネントの作成を支援しました。

この大学の 2 人チームの最初のリーダーであるザック・レサンは、学部 3 年生の 2021 年 1 月にこのプロジェクトのアイデアを思いつきました。 レサン氏が卒業してスペースX社でインターンシップを始めた後、ワトソン氏は2022年末に入社し、ほとんどの責任を引き継いだ。

「ロケットとターボ機械が大好きだったので、このプロジェクトを始めました」とレサンさんは語った。 「私は固体ロケットモーターがどのように機能するかを知っており、高校生の頃にそれを設計したことがありました。 しかし、液体推進ロケットは私の想像力を魅了しました。 すべての詳細を理解したかったのです。」

「私はこの問題に正面から取り組みました」とレサン氏は付け加えた。 「コンポーネント設計、複雑なアセンブリ設計、CAD、3D プリンティング設計原則、および第一原理問題に対するさまざまなソフトウェア モデリング ソリューションを学ぶ大きな機会となりました。」

エンジニアリング上の問題を解決する方法を学ぶことは、この取り組みの明らかな利点でした。 しかし、ターボポンプの設計と構築のプロセスには、克服すべきさらなる課題がありました。 最も困難でありながら、おそらく最もやりがいのある仕事は、積層造形、機械加工、シールやファスナーなどの既製部品、アドバイスを提供できる業界パートナーと協力することでした。 通常、このような取り組みは経験豊富なマネージャーによって処理されます。 しかし、レサンとワトソンは、サポートと生産を学校運営の製造ラボを超えてより高度な産業現場に移行する上で、パートナーシップの獲得を主要な要素とした。

プロジェクトの初期段階で、Lesan は単一部品の構造を目指し、メタル AM プロバイダーの Velo3D に連絡しました。 彼は、同社のレーザー ビーム粉末床融合 (PBF-LB) 構築能力が SpaceX Raptor エンジンの生産にとって重要であることを認識していました。 この問い合わせは、Velo3D のグローバル セールスおよびビジネス開発担当副社長である Zach Murphee と、テクニカル セールス担当ディレクターである Gene Miller との会話につながりました。 両氏は楽山市を奨励し、プロジェクトに同社の技術とサービスを提供した。

「ザックとジーンはこのプロジェクトにとても興奮していました」とレサン氏は語った。 「そして彼らの興奮が私をさらに熱心にさせました。 Velo3D プリンターの設計能力と彼らの個人的な励ましのおかげで、最終的に私はターボポンプの設計プロセス全体をやり遂げることになりました。」

Lesan 氏が Velo3D に呼びかけた後、別の画期的な出来事が起こりました。 ターボポンプの再設計が進行中、レサン氏は、CU サウンディング ロケット研究所 (CUSRL) で、間もなく共同設計者となるパトリック ワトソン氏に会いました。 そこで彼らはターボ機械に対する共通の関心を発見し、共同事業が始まりました。 「ザック（レサン）がエンジニアリングプレゼンテーションを見せてくれましたが、その技術的な進歩に驚きました」とワトソン氏は語った。

「パトリックは2021年のクリスマスの時期に介入した」とレサン氏は付け加えた。 「私は、彼が Launcher (巨大企業) でのインターンシップを通じてターボ機械の研究に取り組んでいることを知りました。 それがまさに私たちのコラボレーションの舞台となりました。 パトリックは、2022 年の初めに私の最初の設計についてさらに学び、部品の製造とパートナーとの協力という点で、その年に私たちのプロジェクトを完全に引き継ぎました。 彼は図面、製造書類、CFD、そして最終成果物の作成を続けました。」

過去 5 年間で、宇宙とロケットの技術は大きく進歩しました。 独立系エンジニアも営利企業も同様に、単一部品ロケットの設計と製造アプローチの統合に取り組んでいます。 レサン氏とワトソン氏が共有する目標は、機能的性能を制限し、信頼性を低下させ、先細りするサプライチェーンに依存する従来の機械加工、鋳造、ろう付け、接合技術への依存を減らすことだ。