DLR, 연속 섬유 3D 프린팅 산업화를 위해 EmpowerAX 출시

첨가 압출이 필요한 이유

브라운슈바이크에 있는 DLR 복합 구조 및 적응 시스템 연구소(DLR Institute of Composite Structures and Adaptive Systems)에서 적층 제조를 담당하는 Maik Titze는 "우리는 보다 산업적이고 비용 효율적인 생산을 위해 열가소성 수지를 사용한 섬유 함침 기술을 개발하고 있습니다. "여기에는 자체 산업용 프린트 헤드를 설계하고 재료 및 프로세스의 분석 및 테스트 방법을 개발하는 것이 포함됩니다." 그는 연속 섬유를 사용하는 첨가제 압출이 강도와 강성을 증가시킬 뿐만 아니라 감지 및 전기 기능을 통합할 수 있는 가능성을 제공한다고 말합니다. 적층 압출은 열가소성 수지와 연속 섬유를 결합하여 높은 툴링 비용을 방지하고 생산 효율성을 개선하며 새로운 디자인을 가능하게 하는 다기능 구조를 생성합니다.

Titze는 "적층 제조가 기존의 모든 복합 공정을 대체하지는 않을 것이지만, 예를 들어 자동 섬유 배치(AFP) 또는 필라멘트 와인딩과 같은 공정과 결합하여 새로운 솔루션과 가치를 제공할 수는 있습니다. 우리는 연속 섬유 3D 프린팅으로만 작업하고 있기 때문에 EmpowerAX는 높은 수준의 결과를 얻을 수 있도록 정말 집중하고 있습니다. 그러나 적층 압출 내에서 EmpowerAX는 기술 중립적입니다. 우리는 특정 기술을 강요하지 않을 것입니다.”

글로벌, 다양한 플랫폼

Titze는 "현재로서는 이러한 기술 중 어떤 것이 귀하의 애플리케이션에 적합하고 이를 산업 환경 및 애플리케이션에 적용하기 위해 수행해야 하는 작업을 이해하기 어렵습니다."라고 말합니다. "우리의 목표는 공급자와 사용자를 포함하여 사용 가능한 범위를 살펴보고 예를 들어 항공 우주, 자동차, 의료 및 산업을 포함한 시장 부문에 걸쳐 다양한 플랫폼을 설정하는 것입니다. 이 플랫폼인 EmpowerAX는 중립적인 기술 평가를 수행할 수 있는 기능을 제공하며 우리는 업계와 협력하여 이러한 기술의 사용 용이성을 높이는 데 도움이 되는 표준화 및 자격 조치를 개발할 것입니다. 아이디어는 기술 제공업체 및 사용자와 함께 새로운 규범을 개발하는 것이 아니라 기술 평가를 수행하는 방법과 사용할 성과 지표에 대해 합의하는 것입니다.”

EmpowerAX 멤버십은 자발적이며 전 세계적으로 이루어집니다. 영어는 업무에 사용되는 언어입니다. 현재 30명 이상의 회원이 있으며 기술 제공업체와 대형 기술 사용자로 구성되어 있습니다. Titze는 "우리는 연간 최대 6명의 직원을 위해 내부 자금을 지원합니다. “그들은 이 글로벌 플랫폼을 유지하는 데 필요한 작업을 지원할 것입니다. 우리 회원들은 정보를 대중과 공유하지 않고 EmpowerAX 회원들과만 공유할 것을 기반으로 협력하기로 동의했습니다. 회원가입은 현재 무료이지만 현재 연속 섬유의 적층 압출에 이미 관련된 조직만 수용하고 있습니다. 2021년 5월 이후에는 회원 자격을 더 개방할 것”이라고 말했다. 그는 다른 유일한 요구 사항은 “정보를 공유하고 기여할 의지가 있어야 한다는 것입니다. 당신은 단순히 걸릴 수 없습니다. 패시브 멤버십은 없습니다.”

기술 심사 단계

Titze는 아이디어가 이미 복합 재료를 사용하는 산업에 기술을 이전할 뿐만 아니라 EmpowerAX를 사용하여 복합 재료 시장과 응용 프로그램을 확대하는 것이라고 말합니다. "예를 들어, 의료 산업에서 어떤 특별한 요구 사항을 충족해야 합니까? 이를 충족하려면 어떻게 해야 합니까? 필요한 품질을 어떻게 보장하고 산업 생산 환경에서 이를 달성할 수 있습니까?”

이러한 질문에 답하기 위해 EmpowerAX는 위의 다이어그램과 같이 단계별 접근 방식을 제안합니다. "첫 번째 단계는 기술 심사입니다."라고 Titze는 말합니다. "가능한 사용자로서 기술이 응용 프로그램에 적합한지 확인하고 싶다면 기하학적 한계, 생산량 및 부품/기능 통합 요구 사항 등과 같은 사항을 검토합니다. 사전 설정된 목록에 있는 모든 구성원의 의견에 동의합니다. 특정 강도 및 강성과 같은 대략 15개의 매개변수를 분석한 다음 애플리케이션 요구 사항에 따라 다양한 기술의 적합성을 사전에 식별합니다. 따라서 우리는 재료/기술 제공업체와 협력하여 표준 매개변수 데이터를 확보하고 사전에 평가합니다. 그런 다음 재료/기술 제공업체의 데이터시트와 협력하여 표준 매개변수 데이터를 얻습니다. 예를 들어 사용 가능한 솔루션 10개 중 이 첫 번째 단계에서 3개로 축소한 다음 데이터 평가를 시작하여 이들을 비교할 수 있습니다.”

특정 요구 사항을 평가하는 것은 다음 단계입니다. 예를 들어, 이 애플리케이션이 철도 또는 항공기 내부에 있는 경우 화재, 연기 및 독성(FST) 성능에 대한 매개변수가 필요합니다. Titze는 "그 후에 각 기술이 애플리케이션에 적합하도록 사용자 정의가 필요한지 여부를 정의하고 필요한 노력을 결정할 것입니다."라고 말합니다.

목표는 주어진 응용 프로그램에 대한 최종 후보 기술이 기술 실현 가능성과 산업 사용을 위해 기술을 이전하는 데 소요되는 작업/시간/비용 측면에서 측정하는 방법을 정량화하는 것입니다. Titze는 "이러한 평가 단계를 거친 후에는 각 기술을 응용 프로그램에 사용할 수 있도록 하는 데 필요한 단계를 쉽게 이해할 수 있을 것입니다."라고 설명합니다. “기술 제공자의 경우 이는 새로운 시장으로의 기술 이전을 가속화하고 투자와 노력을 줄여줍니다. 또한 강점이 있는 기술에 적합한 실제 비즈니스 사례를 식별합니다.”

표준화 및 자격

EmpowerAX 비전의 또 다른 핵심 부분은 표준화 및 검증을 통해 적층 압출 기술의 성숙을 돕는 것입니다. Titze는 "예를 들어 ASTM, ISO 및 VDI(독일 정부 표준) 내에서 어떤 표준이 있고 이러한 기술에 적용할 수 있는 표준을 이미 연구했습니다"라고 말합니다(위의 애니메이션 이미지 참조). “따라서 표준 테스트, 작동하는 것, 작동하지 않는 것, 수정해야 할 사항을 살펴보고 있습니다. 이것은 지루하고 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 들기 때문에 대부분의 회사에서 피하고 싶은 작업입니다. 모든 사람이 이러한 노력을 복제하지 않는다면 업계에 훨씬 더 좋습니다. 따라서 우리의 목표는 성숙도를 높이기 위한 더 빠른 표준을 달성하는 데 도움이 되지만 from 업계 및 투명성 대상 산업."

"또한 특정 첨가제 압출 기술을 다른 공정 단계와 결합하는 경우 이를 통합하고 품질 보증 표준을 구현해야 합니다."라고 Titze는 지적합니다. “여기에는 비파괴 검사(NDT), 센서 및 소프트웨어가 포함됩니다. 우리는 이미 가능한 결함 및 프로세스 편차의 카탈로그를 컴파일하는 것으로 시작했습니다. 어떻게 이것을 피하고 감지할 수 있습니까? 이러한 문제가 발생하면 이를 해결하기 위해 무엇을 할 수 있습니까? 그런 다음 가능한 NDT 및 프로세스 모니터링 옵션의 데이터베이스를 수집하기 시작할 수 있습니다.”

EmpowerAX 타임라인

"우리의 첫 번째 목표는 오늘날 산업적으로 이용 가능한 프레임워크를 제공하는 것입니다."라고 Titze는 말합니다. “우리는 아직 시스템의 스펙트럼을 더 넓히려고 하는 것이 아니라 그 대신에 무엇이 있고 이러한 기술이 어떻게 사용될 수 있는지 보여주고 싶습니다. 우리는 체계적인 테스트와 평가를 통해 약간의 개선이 있을 것이라고 믿습니다. 또한 현재 기술로 가능한 것을 표시할 수 있다는 이점이 있습니다. 또한, 장애물을 식별하여 이를 극복하는 방법에 대해 논의할 수 있으며, 이는 기술의 추가 개선 및 성숙을 제공합니다.”

Titze는 "첨가 압출은 오토클레이브 또는 수지 주입과 관련된 공정을 사용하는 것보다 복합 재료를 처음 사용하는 회사에게 잠재적으로 더 쉬운 방법이라고 생각합니다."라고 말합니다. “우리는 또한 더 많은 산업적 결과를 위해 잘 조정된 것으로 봅니다. EmpowerAX는 또한 산업 응용 분야를 살펴보고 현재까지 적층 압출 복합 재료의 사용을 방해하는 장애물을 해결하는 것입니다. 예를 들어, 현재의 단점에는 공정 반복성과 안정성이 있습니다. 이 기술은 비교적 빠르게 시장에 출시되어 아직 널리 사용되기에는 성숙하지 않은 영역이 있습니다. 이것이 우리가 하는 일입니다. 우리는 무엇을 할 수 있고 무엇을 해야 하는지 보여주고 그 작업을 완료하기 위해 협력하여 기술과 업계의 성공적인 최종 용도를 모두 발전시키는 것을 목표로 합니다.”

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