혁신적 궤도 위 로봇 지원 적층 제조 방법

항공우주 로보틱스 산업은 엄격한 공차 요구사항, 안전 표준, 미세 조작 니즈를 충족하기 위해 극도의 정밀도를 요구합니다. NASA 존슨 우주센터부터 로켓 제조 업계 리더까지 메카데믹의 항공우주 고객들은 우리의 메카500 로봇 팔로 자동화할 때 타의 추종을 불허하는 정밀도의 혜택을 누립니다. 메카500은 섬세한 항공우주 전자제품 조립, 품질 검사 및 테스트, 소형 부품 정밀 가공, 심지어 외계 물질 미세 조작에 일반적으로 위임됩니다.

5µm 반복정밀도로 로봇은 각 작업을 신뢰성 있게, 동일하게, 같은 속도로 수행함을 보장합니다. 비전 시스템과 센서를 장착하면 높은 작업 속도에서 추가 정밀도를 얻을 수 있습니다.

새로운 로봇 지원 적층 제조 연구

외부 공간에서 주문형 구조물을 프린트하는 능력은 성공적인 우주 탐사의 필수 요소가 되었습니다. NASA, SpaceX, Boeing 등은 이미 수백 개의 부품을 프린트하고 적층 기술의 혁신적인 활용법을 탐구하고 있습니다.

이 새로운 연구 논문에서 연구 저자들은 메카500을 사용하여 우주에서 그러한 기능성 구조물을 프린트하는 새로운 방식을 평가했습니다.

공기 베어링 테이블 위의 로봇 자유 비행체를 사용하여 대형 구조물을 제조하는 두 가지 방법을 탐구했습니다:

1. 자유 비행체가 움직이는 동안 압출; 그리고,
2. 대형 구조물을 프린트 및 조립할 세그먼트로 분할.

논문 '궤도 위 적층 제조를 위한 대형 포맷, 자유형 3D 프린팅의 타당성 연구'에서 발췌:

"대규모 궤도 위 적층 제조(AM) 및 조립은 영구적인 인간의 우주 거주를 촉진하기 위한 모듈식이고 자원 절약적인 접근 방식으로 고려되고 있습니다.

이를 실현하기 위해, 자유 비행 큐브샛의 도달 범위와 협동 로봇 팔[메카500], 3D 프린터를 결합하여 설정 크기 이상의 대형 지지대 없는 열가소성 구조물을 자유형으로 제조하는 새로운 AM 접근 방식이 개발되었습니다.

연속 프린팅 방법은 단일 재료 라인에 대해 일관된 결과를 생성할 수 있었습니다. 분할 프린팅 접근 방식을 사용하여 700mm 이상의 길이의 트러스 구조물을 프린트할 수 있었습니다. 지지대 없는 프린팅 방법이 중력 벡터 방향에 의존하는지 탐구했고, 시각적 검사를 통해 -1g에서의 프린팅이 1g에서의 프린팅과 구별할 수 없는 차이를 보임을 발견했습니다. 따라서 이 방법은 중력 방향과 무관하게 사용 가능하며, 따라서 미중력 환경에서도 사용할 수 있다고 가정됩니다.

우리는 소형 우주선이 로봇 팔과 3D 프린트 헤드 엔드 이펙터를 사용하여 자체보다 큰 지지대 없는 구조물을 제조하는 타당성을 입증했습니다. 그러한 우주선을 사용하면 무제한 치수의 지지대 없는 3D 프린팅이 가능하며, 다른 이들이 제안한 트러스 제조 기계보다 더 많은 유연성을 제공합니다."

이미지 및 연구 © 연구 저자:
D. Jonckers*, O. Tauscher*, E. Stoll†, A. Thakur*‡

*브라운슈바이크 공과대학 우주 시스템 연구소, 독일 브라운슈바이크
†베를린 공과대학 우주 기술 연구소, 독일 베를린
‡교신 저자: aditya.thakur@tu-braunschweig.de

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