SUPWAT、将来宇宙輸送システムと協業し次世代ロケット向け極低温対応燃料タンクの設計最適化システムを開発

〜サロゲートモデルによる設計最適化システムを開発し、燃料漏れを防ぐ新構造の軽量タンク開発へ技術展開〜

　製造業のエンジニアリングチェーン※1を最適化するDXプラットフォーム「WALL」を展開する株式会社SUPWAT(本社：東京都中央区、代表取締役CEO：横山 卓矢、以下：SUPWAT（スプワット）)は、高頻度かつ大量の宇宙往還を可能とする旅客輸送システムの実現を目指す将来宇宙輸送システム株式会社（本社：東京都中央区、代表取締役：畑田 康二郎、以下：ISC）と、ロケットの燃料タンクの軽量化および高強度化を目的に協業を進め、AI技術と構造解析を組み合わせたサロゲートモデルおよび本モデルを用いた設計最適化システムの開発を2024年12月に完了いたしました。また、第2フェーズとして、本モデルを活用したリークを防ぐ新構造の軽量タンクの解析および設計についても開始しておりますので、あわせてお知らせいたします。

　ISCは、「毎日、人や貨物が届けられる世界。そんな当たり前を、宇宙でも。」というビジョンを掲げ、宇宙往還を可能とする次世代輸送システムの実現を目指す企業です。2028年3月までに人工衛星打ち上げ用ロケットを開発することを目標とし、文部科学省のSBIRフェーズ3事業※2にも採択されています。

　ロケットにおけるタンクは、重要なコンポーネントであり、特に液体燃料を用いるロケットにおいては、燃料およびタンクがロケット全体の重量の大半を占めるため、安全性のほかタンクの軽量化や貯蔵効率、耐圧、強度など厳しい条件が求められます。ロケットの液体燃料には、液体水素（-253℃）、液体酸素（-183℃）、液体メタン（-160℃）という極低温の燃料を用いることから、過酷な極低温環境に耐えうる性能が求められますが、極低温環境下では、タンクに使用される材料が複雑に挙動するため、従来のタンクの開発手法では挙動予測が困難であるという課題があります。また、タンクの重量軽量化を試みる場合、軽量化と強度・剛性がトレードオフの関係にあり、開発過程で安全性が損なわれるケースが多いというのも課題でした。そこで、この度、宇宙輸送コストの削減に向け、燃料タンクの主材料に炭素繊維強化プラスチック（CFRP）を用いて、燃料タンクの重量軽量化・高強度化・低コスト化を実現する新構造の次世代ロケット向け極低温対応燃料タンクの開発を行うことを目的に、両社協業のもと、サロゲートモデルを活用した設計最適化システムの開発に着手する運びとなりました。

　この度の協業では、第1フェーズとして、タンク設計における力学応答等（剥離・壊れ方など）を予測するAIモデルの開発および本モデルを活用した設計最適化システムの開発に取り組み、2024年12月に完成しています。本モデルは、AI技術と構造解析を組み合わせたサロゲートモデルであり、極低温環境下での設計の力学応答を予測するAIモデルです。本モデルを搭載した設計最適化システムを用いることで、複数の設計要件（軽量化と安全性等）を同時に最適化することが可能であり、最新のタンク内壁の自動積層製造（AFP）技術に対応した実用的な設計手法として確立いたしました。第2フェーズでは、第1フェーズで開発した設計最適化システムを用いて、タンクの構造の最適化、特にタンクの口金からのリークを防ぐ構造解析を進めています。今後は、第2フェーズの分析結果を踏まえ、ロケットへの実用化に向け技術拡張を図り、軽量化と安全性を両立する新構造の燃料タンクの開発に両社で取り組む予定です。

　なお、この度開発したサロゲートモデルによる設計最適化システムは、航空宇宙分野の各種極低温機器や構造部材への技術応用の他、自動車産業の次世代燃料（水素・天然ガス等）タンクやトラック、重機、建機名等のHDV（Heavy Duty Vehicle）分野、その他、プラント分野の極低温貯蔵タンク等への適用拡大を見込んでおります。

　SUPWATは、ISCとの協業を通し、宇宙輸送コストを削減すべく、軽量化と安全性を両立する新構造の燃料タンクの開発を進めます。また、ビジョンとして掲げる「知的製造業の時代を創る」べく、本技術の幅広い産業・分野への応用を通し、製造業界の技術革新に寄与すべく取り組みを進めます。

※1：エンジニアリングチェーン：製造業における設計部門を中心とした製造プロセスの一連の流れを指します。企画や受注から始まり、設計、製造準備、製造、保守保全等まで、設計を中心とした一連の業務プロセスです

※2：SBIRフェーズ3基金：SBIR（Small Business Innovation Research）制度は、スタートアップ等が行う研究開発を支援し、その成果を社会実装へとつなげることで我が国のイノベーション創出を促進する制度。令和4年度第2次補正予算で新設されたフェーズ3（特別枠）は、スタートアップの優れた技術を早期に社会実装へと導くため、国主導の下で内閣府とフェーズ３基金事業を実施する各省（文部科学省、厚生労働省、農林水産省、経済産業省、国土交通省）が共同してその成果の円滑な社会実装を支援する基金事業

◾️ 将来宇宙輸送システム株式会社 代表取締役社長 畑田 康二郎氏 コメント

　ロケットタンクの構造設計の最適化に向けたパートナーを探している中で、まさか同じコワーキング施設に入居するSUPWATさんとの連携が実現するとは、ビックリでした。ロケット開発のアジャイル化を進めていく上でAIの活用は最重要テーマの一つだと考えています。スタートアップ同士でスピード感のある開発を進めていけることにワクワクしています！

◾️ 将来宇宙輸送システム株式会社について

社名：将来宇宙輸送システム株式会社

所在地：東京都中央区日本橋1-4-1日本橋一丁目三井ビルディング5階

設立：2022年5月

資金調達総額：12億2,000万円

代表者：代表取締役社長　畑田 康二郎

事業内容：革新的な宇宙輸送システムの事業化に向けた企画検討

URL：https://innovative-space-carrier.co.jp/

◾️ 株式会社SUPWATについて

　SUPWATは、「知的製造業の時代を創る」をビジョンに掲げ、製造業のエンジニアリングチェーンを最適化するDXプラットフォーム「WALL」の開発・提供を行なう製造テックベンチャーです。製造業のエンジニアリング業務である、研究開発・設計・生産技術開発等の業務工程においては、実験や解析の試行錯誤に莫大な工数がかかっており、また、いまだに熟練者の知見が形式知化されておらず、人の勘と経験に頼らざるをえない点が課題となっています。SUPWATは、2019年の創業時より、製造業のエンジニアリングチェーンにおける課題について、AIをはじめとしたテクノロジーで解決すべく、エンジニアリング業務の実験および解析のサイクルを効率化・高速化、形式知化する「WALL」の開発に取り組んでいます。すでに、売上数百億円規模の自動車、自動車部品メーカー、素材、化学メーカーなど、多種多様な製造業のエンタープライズ企業に導入をいただいており、「WALL」の活用により、研究開発工程の実験・解析時間を60%超削減することも実証されています。

社名：株式会社SUPWAT

所在地：東京都中央区日本橋１丁目４−１　日本橋一丁目三井ビルディング５階

設立：2019年12月

資本金：66,000,000円(2024年2月末時点)

代表者：代表取締役CEO：横山卓矢

事業内容：製造業のエンジニアリングチェーンを最適化するDXプラットフォーム「WALL」の展開

URL：

株式会社SUPWAT　https://www.supwat.com/

WALL　https://cs.supwat.com/