머스키건(Muskegon)에 본사를 둔 제조업체인 Eagle CNC와 Eagle Alloy는 베트남 시대 순찰선의 핵심 구성 요소를 강철 주물로 복제하기 시작하면서 역량을 테스트했습니다. 캐스팅을 맡은 팀에게 있어 이 프로젝트는 보트를 수리하는 것 이상의 의미를 갖습니다. 이는 역사를 보존하고, 봉사하고 희생한 사람들의 유산을 기리며, 그들의 이야기가 다음 세대에도 계속 전해지도록 하는 것입니다.
그것은 Mark Fazakerley가 침몰한 보트 선체에서 회수한 부식되고 부서진 부품을 조사하면서 던진 질문이었습니다. 믿을 수 없을 만큼 간단한 질문이었습니다. 왜냐하면 이것은 단순한 부품도 아니었고, 단순한 보트도 아니었기 때문입니다. 해당 선박은 베트남전 오리지널 Mark I PBR(Patrol Boat, Riverine)로, 문제의 부품은 구동시스템의 핵심 부품인 60년 된 펌프 하우징이었다. 펌프 하우징에 결함이 발생하면서 보트가 머스키건 호수(Muskegon Lake)에서 예기치 않게 가라앉는 원인이 되었습니다.
Fazakerley와 PBR의 연결은 전문적이면서 매우 개인적입니다. 베트남전에 참전한 해군 출신인 그는 LSD(Landing Ship, Dock) 작전에 배치되기 전 PBR 임무에 배치될 뻔했습니다. PBR에 대한 그의 관심은 베트남 강에서 봉사한 사람들과의 지속적인 유대감을 반영합니다. 이들 중 일부는 PBR에서 봉사한 머스키곤 지역 사회의 친구들입니다. Mark Fazakerley에게 PBR을 부활시키는 것은 단순한 수리 프로젝트가 아니었습니다. 이는 과거와 봉사한 사람들을 기리는 사명이었습니다.
이러한 요구에 응답하기 위해 머스키건(Muskegon)에 본사를 둔 회사인 Eagle Alloy와 Eagle CNC가 금속 주조 및 기계 가공 분야의 오랜 선두주자로 참여했습니다. Mark Fazakerley는 Eagle Alloy의 공동 창립자이자 두 회사의 이사회 공동 회장이기도 하므로 이는 적절한 연결이었습니다. 그 뒤를 이어 엔지니어, 금속 주조공 및 가공 전문가가 몇 달 동안 협력하여 각자의 전문 지식을 활용하여 해군 역사를 복원하는 데 도움을 주었습니다. 그 결과는 단순한 기술적 성공 그 이상이었습니다. 이는 재향군인에 대한 헌정이자 팀워크와 공동의 헌신을 통해 무엇을 성취할 수 있는지를 보여주는 증거였습니다.
강 순찰선은 베트남 전쟁의 가장 상징적인 선박 중 하나였습니다. 그들은 베트남 강과 삼각주의 진흙탕 환경 때문에 명명된 브라운 워터 해군(Brown Water Navy)의 일부로 복무했습니다. 이 보트에는 프로펠러가 없었고 18인치 정도의 작은 수심에서도 작동할 수 있었기 때문에 전통적인 해군 선박이 갈 수 없는 얕고 좁은 내륙 수로를 순찰하는 데 적합했습니다.
영화 퀴즈:'Apocalypse Now'에서 윌라드 선장(마틴 쉰)을 태우고 강 상류로 가는 보트는 PBR입니다.
PBR은 1966년부터 1973년까지 운용되었습니다. 작고 민첩하며 중무장한 이 PBR은 강과 운하에서 적군을 정찰하고 적군의 보급품을 차단하며 정찰 순찰과 같은 고위험 임무를 수행했습니다. 그들은 또한 적의 영토에서 매복을 수행하는 주요 선박이었습니다. 승무원은 지속적인 위협과 잦은 사격 속에서 작전을 수행했기 때문에 PBR 임무는 전쟁에서 가장 위험한 임무 중 하나였습니다. 약 3,500명의 선원이 이 선박에 탑승하여 종종 간과되는 전쟁터에서 목숨을 걸고 복무했습니다.
이 프로젝트의 중심에 있는 배는 특별한 역사적 가치를 지니고 있습니다. 베트남에서 최초로 사용된 모델인 Mark I PBR입니다. 해군이 제작한 161척의 Mark I 보트 중 이 보트는 #161입니다. 이는 마지막으로 생산된 종류의 보트이자 현재까지 운용되고 있는 것으로 알려진 유일한 Mark I 보트입니다.
“수이순만에서 진행 중인 PBR”, 1966년(국립문서보관소)
Mark Fazakerley의 PBR은 Wings Over Muskegon Air Show에 여러 차례 전시되었으며, 현충일마다 USS Silversides Submarine과 함께 재향군인의 날 행사에 참여합니다. 이 작전은 보기 드문, 과거와의 직접적인 연결을 제공하며 베트남 전쟁에 참전한 용감한 사람들의 용기와 희생을 생생하게 상기시켜 줍니다.
미시간 주 머스키건에 있는 USS Silversides 잠수함 박물관에 전시된 PBR #161
그러나 운 좋게도 전쟁에서 살아남았다고 해서 평시 문제를 피할 수는 없었습니다. 항해 중이었어야 할 보트가 갑자기 침몰했습니다. PBR은 정기적으로 머스키건 호수(Muskegon Lake)를 운행했는데, 이날은 배에서 큰 소음이 들렸습니다. 그러다가 경고 없이 보트가 빠르게 물에 빠지기 시작했습니다. 마크의 사위를 포함한 승객들은 배가 가라앉으면서 배 밖으로 뛰어내려야 했습니다.
4분 안에 PBR #161은 수심 53피트 아래로 가라앉았습니다. 다행히 인근 어민들이 출동해 승객들을 구조해 인명피해는 없었다. 오른쪽:어부들이 PBR #161호의 승객과 승무원을 구조하고 있습니다.
Mark는 자신의 보트를 다시는 볼 수 없을 것이라고 생각했지만 다이버들은 회수 풍선을 사용하여 보트를 다시 표면으로 끌어올리는 등 자원 봉사를 도왔습니다. 보트를 검사한 후 고장 원인이 명확해졌습니다. 펌프 하우징 덩어리가 파손된 것이었습니다. 이 구성 요소는 물을 펌핑하고 보트를 추진하는 부품을 연결하고 보호합니다. 실패했을 때 시스템은 안으로 빠르게 물을 펌핑하기 시작했습니다. 보트가 밖으로 나가지 않고 가라앉게 됩니다.
각 PBR에는 추진 시스템의 각 측면에 하나씩 두 개의 하우징이 있습니다. 연식과 동일한 재질을 고려하여 두 제품 모두 교체하기로 결정했습니다. 그러나 장애물이 있었습니다. 원래 부품은 더 이상 제조되지 않았고, 해군 잉여분은 수십 년 전에 고갈되었습니다. 그때 창의력이 발휘되었고 Mark는 친구들의 도움을 받아 부품을 재설계할 수 있는 기회를 발견했습니다.
마크는 "만약 주조소와 기계 공장에 직접 접근할 수 없었다면 이 부품을 재현할 수 없었을 것"이라며 "그것으로 보트의 기능적 사용이 끝났을 것"이라고 말했다.
Eagle Alloy와 Eagle CNC가 도전에 나섰습니다. Eagle Alloy의 주조 전문 기술과 Eagle CNC의 정밀 가공을 결합하여 부품을 리버스 엔지니어링하기 시작했습니다. 여기에는 손상된 구성 요소를 분석하여 구조와 기능을 이해한 다음 더 나은 성능과 내구성을 위해 처음부터 주조 및 가공하는 과정이 포함되었습니다.
작업할 청사진이 없는 상태에서 Eagle Alloy와 Eagle CNC는 신중한 디지털 재구성부터 시작하여 현대적인 제조 공정을 통해 단계별로 진행하면서 개념부터 완료까지 긴밀하게 협력했습니다.
Eagle Alloy는 금형 설계 및 주조 준비에 중점을 두는 반면 마감 제조업체인 Eagle CNC는 설계와 최종 제품이 모든 필수 사양을 충족하는지 확인했습니다. 두 팀은 동시에 독립적으로 작업하여 높은 품질을 보장하고, 생산 문제를 최소화하며, 전반적인 제조 프로세스를 보다 원활하게 만들기 위한 조정을 유지했습니다.
다음은 깨진 PBR 펌프 하우징을 교체하기 위해 그들이 따랐던 경로의 개요입니다.
첫 번째 단계는 3D 스캐닝 기술을 사용하여 원래 펌프 하우징을 스캔하는 것이었습니다. 이를 통해 부품 표면과 모양에 대한 상세한 디지털 이미지가 생성되었습니다. Haven Metrology는 이 단계를 처리했으며 원래 부품의 3D 스캔과 상세한 3D 모델을 Eagle Alloy 및 Eagle CNC에 반환했습니다. 이는 주조용 금형을 설계하고 나머지 공정을 안내하는 출발점이 되었습니다.
Eagle Alloy가 디지털 환경에서 금형 설계 및 주조 시뮬레이션을 담당했습니다. 사내 엔지니어들은 3D 모델링 및 주조 시뮬레이션 소프트웨어를 사용하여 주조 계획을 세웠습니다.
원래의 펌프 하우징은 Ni-Hard 철로 제작되었습니다. Ni-Hard 철은 매우 단단하지만 부서지기 쉬운 재질입니다. 파손된 부품을 분석한 결과 광범위한 내부 미세 균열이 드러났으며 Eagle Alloy 엔지니어들은 시간이 지남에 따라 부서지기 쉬워 부품 고장이 발생할 가능성이 높다고 결론지었습니다. 스테인레스 스틸로 전환하면 제품에 가장 적합하며 내구성과 극한 온도에 대한 저항력을 제공할 수 있습니다. 하지만 먼저 Eagle Alloy는 대체 재료를 사용하여 부품을 성공적으로 제조할 수 있는지 확인해야 했습니다.
MAGMA 소프트웨어에서 실행되는 주조 시뮬레이션은 특히 새 부품이 다른 재료를 사용하기 때문에 계획 프로세스의 핵심 부분이었습니다. Eagle Alloy의 엔지니어들은 결함 가능성을 최소화하기 위해 금형의 게이팅 시스템과 주입 전략을 최적화해야 했습니다. 오른쪽:단면을 보여주는 펌프 하우징의 MAGMA 응고 시뮬레이션(Eagle Alloy).
Eagle Alloy의 엔지니어링 관리자인 Jason Klein은 "원래 부품은 철로 만들어졌으며 철은 강철보다 흐름이 훨씬 더 좋습니다."라고 설명했습니다. "블레이드가 거의 1/8인치까지 내려갔기 때문에 금속이 거기까지 닿을 수 있는지 확인해야 했고, 모든 구석구석을 채울 수 있을 만큼 뜨거워야 했습니다."
CAD(컴퓨터 지원 설계)로 시작하여 시뮬레이션이 이어지는 이 프로세스는 제조를 위한 설계(DFM)의 일부입니다. DFM은 성능뿐만 아니라 효율적이고 비용 효과적인 생산을 위해 부품을 설계하는 것을 의미합니다. 엔지니어가 조기에 현명한 선택을 하는 데 도움이 되므로 금속을 붓기 전에 최종 부품을 필요한 사양에 맞게 자신있게 만들 수 있습니다.
동시에 Eagle CNC는 별도의 분석을 수행했습니다. 엔지니어들은 두 개의 원래 펌프 하우징에서 많은 불일치를 발견했는데, 이는 지난 60년 동안 제조 분야의 기술 발전을 고려하면 그다지 놀라운 일은 아닙니다. Eagle CNC는 중간 경로를 선택하여 새로운 부품이 현대 제조 표준에 따라 일관되게 유지되도록 공칭 측정을 설정했습니다.
두 회사는 Eagle CNC가 중요한 치수를 조각할 수 있도록 금형과 그에 따른 주조 부품에 충분한 기계 재고가 포함되도록 긴밀히 소통했습니다.
또한 Eagle CNC는 펌프 하우징을 통과하는 샤프트 베어링인 황동 인서트를 처음부터 만드는 작업에 착수했습니다. Eagle CNC의 프로세스 엔지니어링 관리자인 Brandon Mead는 "깨진 하우징에서 원래 부품을 외과적으로 제거하는 데 2시간 이상을 소비했습니다. 하우징에서 기존 부품을 꺼낸 후 형태를 리버스 엔지니어링하는 작업을 했습니다."라고 회상했습니다.
이러한 삽입물은 나중에 최종 펌프 하우징에 나사로 고정되고 나사로 고정되어 터빈 샤프트가 회전하고 보트를 추진할 수 있게 됩니다.
새 펌프 하우징의 금형 설계가 준비되면 3D 프린팅 모래 금형을 전문으로 하는 오하이오 소재 Humtown Products에서 실제 금형을 3D 프린팅했습니다. Eagle Alloy의 기본 공정은 쉘 성형이지만 3D 프린팅 성형은 프로토타입 및 소량 생산에 탁월한 옵션입니다.
인쇄 후 Humtown은 금속 주물을 붓기 위해 Eagle Alloy에 금형을 전달했습니다. 오른쪽:3피스 코어를 금형에 조립하는 Eagle Alloy 작업자(Eagle Alloy)
캐스팅을 제대로 하려면 몇 번의 시도가 필요했습니다. 부품의 복잡한 내부 구조로 인해 제대로 조립하려면 2피스 금형에서 3피스 금형으로 전환해야 했고, 이로 인해 여러 번의 재설계가 필요했습니다.
어려움에도 불구하고 Humtown과의 빠른 피드백과 협업 덕분에 빠른 조정이 가능했고 팀은 결국 효과적인 금형 설계에 도달했습니다. 그런 다음 Eagle Alloy는 주조소에서 타설을 완료하고 주조 부품은 Eagle CNC로 가서 작업을 완료했습니다.
제조 공정에서 CNC 가공은 종종 마지막 단계이자 가장 중요한 단계 중 하나입니다. 여기서 모든 최종 세부 사항이 추가되고, 중요한 공차가 충족되며, 부품을 완성하기 위해 기타 조정이 이루어집니다.
가공 팀은 이미 모델을 연구하고 가공 프로그램을 계획할 기회가 있었지만 Eagle Alloy로부터 주물을 받았을 때 실제 작업이 시작되었습니다. 그들은 맞춤형 툴링을 설정하고, 공작물을 고정하기 위한 고정 장치를 설계했으며, 공정 전반에 걸쳐 꼼꼼하게 측정하여 모든 부품이 서로 잘 맞고 계획대로 작동하는지 확인했습니다.
이 프로젝트는 매우 복잡하고 자재 및 노동 투자 측면에서 많은 어려움을 겪고 있기 때문에 Eagle CNC는 오류의 여지가 전혀 없다는 것을 알고 있었습니다. Brandon Mead는 PBR의 역사와 PBR에서 복무한 재향군인을 기리는 데 전념하는 머스키건 기반 비영리 단체인 Operation Black Sheep과 긴밀히 협력했습니다. Black Sheep은 최근 자체 Mark II PBR을 복원했으며 보트의 기능을 만들기 위해 개별 부품이 어떻게 결합되는지에 대한 귀중한 통찰력을 제공했습니다. 또한 서비스가 중단된 동안 Mark의 PBR을 창고에 보관하여 검사를 위해 제조업체에 쉽게 접근할 수 있었습니다.
Brandon은 “저는 부품과 그 응용 분야를 이해하려고 했습니다.”라고 말했습니다. "부품의 구멍을 보는 것만으로도 용도를 파악하고 결합 구성 요소를 이해하는 것이 필수적입니다. 이를 통해 치수, 공차, 여유 공간, 때로는 개선 사항까지 알 수 있습니다."
왼쪽에서 오른쪽으로:Eagle Alloy의 원시 주조; Eagle CNC의 고정 장치에 참여; Eagle CNC에서 가공 후 부품
Brandon이 Black Sheep을 방문하면서 얻은 새로운 지식을 부분적으로 기반으로 Eagle CNC는 원래 계획을 여러 번 반복했습니다. 그들은 첫 번째 부분을 처리하는 데 거의 2주가 걸렸다고 추정합니다. Eagle CNC의 Jason Clark 사장에 따르면 두 번째 부분은 약 4시간이 걸렸습니다.
Eagle CNC는 부품을 처리하기 위해 여러 기계를 활용했습니다. 펌프 하우징은 Doosan 5500 수평형 밀링 머신에서 가공되었으며 가공을 위해 부품을 고정하기 위해 두 개의 가공 고정구(자체 맞춤 제작)를 사용했습니다. 한편 부품의 코어를 통과하는 황동 인서트는 Eagle CNC가 설계한 완전 맞춤형 고정 장치와 프로그래밍을 갖춘 Mazak Multiplex 6200Y 수평 선반을 사용하여 재고에서 가공되었습니다.
협력의 핵심 파트너인 Eagle CNC의 역설계 펌프 하우징 작업은 그들의 가공 기술의 폭을 보여주었습니다.
Jason Clark은 “우리 모두는 우리에게 능력이 있다는 것을 알고 있었습니다.”라고 말했습니다. "이와 같은 것으로 엔지니어링 부서를 실제로 테스트하고 제품과 완성된 솔루션이 나오는 것을 확인할 수 있다는 것은 멋진 일입니다."
Brandon Mead, Eagle CNC 프로세스 엔지니어링 관리자, 완성된 부품 모두
왼쪽에서 오른쪽으로:원래 펌프 하우징; 재설계된 펌프 하우징
왼쪽에서 오른쪽으로:원래 샤프트 베어링; 재설계된 샤프트 베어링
이 프로젝트의 가장 큰 강점 중 하나는 Eagle Group 내 가공 및 주조 회사 간의 협력이었습니다. Eagle CNC는 재고에서 직접 부품을 가공할 수도 있었지만, 그러한 접근 방식은 훨씬 더 재료 집약적이고 비용이 많이 들었습니다. 부품을 주조한 후 가공함으로써 프로젝트의 전체 비용이 수천 달러 감소했습니다. 빌렛만으로 가공하는 재료 비용은 4배 정도 증가할 수 있습니다.
이러한 종류의 협업은 고객에게 복잡한 구성 요소에 대한 완벽한 솔루션을 제공하는 Eagle Group 접근 방식의 특징입니다. 이번 경우에는 역사적으로 중요한 부분을 되살리기도 했습니다. 이는 어떤 단일 팀도 혼자서는 달성할 수 없었던 일이었습니다.
파손된 펌프 하우징을 재설계하는 아이디어를 컨셉부터 완성까지 4개월이 걸렸습니다. 이제 새 부품이 완성되었으며 Eagle Group은 보트를 최상의 상태로 유지하기 위해 몇 가지 추가 수리를 진행하고 있습니다. Mark Fazakerley는 7월 4일까지 그것을 물 위로 돌려보내기를 희망하고 있습니다.
베트남 전쟁 시대의 많은 사람들에게 PBR #161은 강력한 상징입니다. 이는 역사를 보존하고 미래 세대를 위해 이야기를 생생하게 전달하는 실질적인 방법입니다.
톱 페이지 콜라주:1969년 6월 남베트남 미토 강에 있는 PBR(순찰선, Riverine)(국립 기록 보관소); Eagle Alloy 작업자는 스테인리스강을 펌프 하우징 금형에 붓습니다.
CNC 기계
금속 가공 과정에서 윤활의 역할 금속 가공 과정에서 윤활의 역할을 이해하려면 윤활의 마찰을 아는 것이 중요합니다. 마찰은 금속 가공의 거의 모든 작업과 관련된 경계 마찰로 구성됩니다. 이는 압력을 받는 두 개의 인접한 표면의 상대적인 움직임으로 인해 발생합니다. 금속 가공 과정에서 롤과 공작물 사이의 상대 이동은 롤의 표면 속도 차이에 의해 향상됩니다. 마찰 마찰은 금속 가공 과정에서 중요한 역할을 합니다. 접촉하는 두 물체 사이의 상대 운동에 대한 저항으로 정의됩니다. 이는 에너지 소산 과정으로 계면의 온도를 상승시키고
6월 21일, Clean Sky 2는 Clean Sky가 현재까지 조사하고 있는 여러 프로젝트의 결과를 다루는 30개의 새로운 기사를 발표했으며, 그 중 대다수는 항공 비용을 크게 줄이는 신기술을 통해 상상의 한계를 넘어 항공 과학을 발전시키려는 조직의 비전을 다루고 있습니다. 행성에 미치는 영향. 엔진 및 시스템에서 대형 여객기, 고속 회전익기 등에 이르기까지 이러한 프로젝트 중 다수는 복합 재료 및 공정을 적용하는 것을 목표로 합니다. 각 프로젝트에 대한 간략한 요약과 전체 기사 링크가 아래에 나와 있습니다. 다시 태어나다:
