3D 프린팅은 방위 산업을 어떻게 변화시키고 있습니까?

Defense IQ의 연구에 따르면 업계 리더의 무려 75%가 3D 프린팅이 향후 10년 이내에 방위 산업의 표준이 될 것이라고 믿습니다. 분명히 다른 산업에서와 마찬가지로 3D 프린팅은 국방 및 군사 분야에서 그 사례를 만들고 있습니다. 적층 제조는 수요에 따라 교체 부품을 3D 프린팅하는 새로운 방법을 제공하는 동시에 생산 비용을 줄이고 새로운 설계 엔지니어링 가능성을 가능하게 하여 방위 산업을 변화시킬 잠재력이 있습니다.

다양한 산업에 대한 적층 제조의 영향을 계속 탐구하면서 오늘 우리는 방위 산업이 3D 프린팅을 수용한 방법과 이 기술이 군사 분야에 제공하는 기회를 살펴볼 것입니다. 또한 기술의 광범위한 채택과 해당 분야의 미래 응용 프로그램에 대한 과제를 간략하게 설명합니다.

군에서 적층 제조 사용

적층 제조는 방위 산업을 위한 기회의 바다를 열어줄 수 있습니다. 특히 도구 및 구성 요소의 생산 비용 절감, 추가적인 설계 유연성 및 현지화된 제조는 물론입니다. 동시에 적층 제조는 예비 부품 또는 구식 부품의 생산을 통해 군사 시스템의 유지 관리를 상당히 향상시킬 수 있습니다.

방위 산업은 AM 기술 및 재료의 지속적인 개발에 주요 기여자 중 하나입니다. 예를 들어, 올해 제안된 미군 예산에는 기술 혁신에 대한 132억 달러 투자가 포함됩니다. 여기에는 국방부 내 적층 제조에 대한 추가 지원이 포함되며, 이는 국방 애플리케이션을 위한 3D 프린팅 기능에 대한 관심 증가를 나타내는 분명한 지표입니다.

AM for Defence의 주요 이점

1. 더 빠른 제품 개발

적층 제조는 도구가 필요하지 않기 때문에 설계 프로세스의 속도를 크게 높입니다. 대조적으로, 전통적인 제조 방식은 최종 부품과 프로토타입을 만드는 데 필요한 도구를 생산하는 데 몇 달이 걸릴 수 있습니다. 따라서 방위 산업은 이 기술을 활용하여 비용과 시간이 많이 소요되는 도구를 우회하여 제품 개발에 필요한 시간을 단축할 수 있습니다.

2. 디자인의 자유

방위 산업은 또한 3D 프린팅의 능력을 활용하여 최적화된 자유형 물체를 생산할 수 있습니다. 이는 적층 제조를 사용하여 부품 무게를 크게 줄여 재료 비용과 생산 시간을 절약할 수 있음을 의미합니다. 고급 설계 도구를 활용하여 설계 엔지니어는 조립품의 구성요소 수를 단 하나로 줄여 조립 프로세스를 크게 단순화할 수 있습니다.

3. 맞춤형 장비

3D 프린팅은 더 많은 디자인 자유를 허용할 뿐만 아니라 특정 기능에 맞는 맞춤형 부품을 생성할 수 있는 기회. 군인은 가능한 모든 구성을 위해 부품을 운반하는 대신 3D 프린팅 시스템을 사용하여 주문형 부품을 제조할 수 있습니다. 예를 들어, 미 육군의 연구원들은 이제 주어진 임무의 특정 요구 사항에 맞는 맞춤형 드론 기체를 3D 인쇄할 수 있습니다. 따라서 맞춤형 3D 인쇄 가능 디자인은 군대 내에서 더 높은 수준의 민첩성과 유연성을 달성하는 데 매우 중요합니다.

4. 현지화 및 주문형 제작

물류 및 운송 조정은 모든 군사 예산의 상당 부분을 차지합니다. 물류에만 수십억 달러를 지출하는 산업의 경우(예:미 국방부는 2017년에 물류 운영에 11억 9400만 ​​달러를 지출한 것으로 추정됨) 맞춤형 부품을 인쇄하는 것이 더 비용 효율적일 수 있습니다. 사용 지점 근처의 도구 및 예비 부품 – 적층 제조가 제공하는 솔루션.

이는 오지에 있는 군인들도 3D 프린팅을 유리하게 사용할 수 있음을 의미할 수 있습니다. 이것은 이미 어느 정도 테스트를 거쳤습니다. 2012년에 미군은 아프가니스탄의 적층 제조 시설을 사용하여 예비 부품을 조달하는 것보다 훨씬 빠르게 인쇄했습니다.

3D 프린팅을 위한 국방 애플리케이션

모델링, 테스트 단위 및 프로토타입 제작

적층 제조는 빠른 개념 모델 및 프로토타입을 생성하기 위한 이상적인 솔루션이며 방위 산업에서 값비싼 도구 없이 프로토타입을 신속하게 생산하는 데 널리 사용됩니다. 설계 개념과 검증 테스트를 훨씬 빠르게 수행할 수 있으므로 제품 개발 주기가 단축됩니다.

교체 부품, 도구 및 유지보수

군용 장비는 일반적으로 수년에 걸쳐 보관 및 사용되기 때문에 방위 산업은 예비 부품 및 교체 부품에 크게 의존하고 있습니다. 수년 동안 아웃소싱은 외부 회사에서 조달한 수천 개의 군용 장비용 교체 부품 및 도구와 함께 이러한 부품을 조달하는 가장 일반적인 방법이었습니다. 여기에서 적층 제조는 주문형 부품 및 도구의 비용 효율적이고 비교적 빠른 생산을 촉진하기 때문에 실행 가능한 옵션이 됩니다. 미 해군의 많은 선박에는 교체 부품에 사용되는 3D 프린터가 탑재되어 있어 예비 부품을 주문하거나 항구로 돌아갈 필요 없이 노후된 함대를 유지하는 데 도움이 됩니다.

또한 DED(Direct Energy Deposition) 및 WAAM(Wire Arc Additive Manufacturing)과 같은 기술은 이미 기능적인 군사 장비를 수리하는 데 널리 사용되고 있습니다. 이러한 기술 덕분에 터빈 블레이드 및 기타 고급 장비의 마모된 표면을 복원하고 수리할 수 있습니다. 교체 부품의 재고가 빠르게 소진될 수 있으므로 3D 스캐닝 기술을 사용하여 사용 가능한 부품을 리버스 엔지니어링한 다음 3D 인쇄를 통해 쉽게 복제할 수 있습니다.

방어 시스템용 구조 구성요소

3D 인쇄 부품을 탑재한 최초의 전투기는 2013년에 비행을 시작했으며 그 이후로 적층 제조가 군용 장비의 최종 부품 생산에 상당한 영향을 미칠 수 있다는 것이 분명해졌습니다. 방위 산업은 현재 이 기술이 생산 비용을 줄이는 동시에 복잡한 경량 부품을 소량 생산하는 데 도움이 될 수 있기 때문에 직접 적층 제조의 기능을 더욱 광범위하게 조사하고 있습니다. 여기에서 적층 제조의 적용은 복잡한 브래킷과 소형 감시 드론에서부터 제트 엔진 부품 및 잠수함 선체에 이르기까지 다양합니다. 이 외에도 수류탄 발사기와 같은 3D 인쇄 무기가 이미 현실화되었으며 미사일이 개발 중입니다.

도전

품질 보증

군용 프로토타입을 빠르고 저렴하게 3D 프린팅할 수 있지만 최종 부품 생산을 위한 적층 제조의 광범위한 구현은 여전히 ​​많은 과제에 직면해 있습니다.

모든 부품이 엄격한 성능 요구 사항을 준수해야 하므로 방위 산업의 주요 관심사 중 하나는 품질 보증입니다. 적층 제조가 최종 부품 생산에 추가로 통합되기 전에 군대는 AM 생산 공정의 반복성과 정확성을 보장해야 합니다. 현재 방위 산업의 3D 프린팅 부품에 대해 완전히 정의된 산업 표준은 없습니다. 3D 인쇄 프로세스를 관리하고 인쇄된 부품의 자격을 부여하려면 포괄적인 표준 세트를 설정하는 것이 중요합니다.

그러나 미 국방부는 이미 적층 제조 로드맵을 개발했으며, 이를 통해 군대 내에서 이 기술을 더 많이 활용할 수 있게 되었습니다. 자동화 소프트웨어는 이 프로세스가 투명하고 반복 가능하도록 유지하고 포괄적인 생산 관리를 제공하는 데도 중요합니다.

기술 격차

적층 제조는 다른 산업과 마찬가지로 방위 산업 내에서 수년 동안 사용되어 왔지만 AM 기술 격차는 여전히 존재합니다. 이러한 기술 부족은 군사용 3D 프린팅의 잠재력을 최대한 활용하는 데 방해가 됩니다. AM 생산, AM을 위한 설계, 유지보수 및 공급망 관리의 특수성에 대한 추가 교육은 군대 내에서 적층 제조의 사용을 더 널리 사용하도록 추진하는 데 필요할 것입니다.

디지털 보안

군대가 주문형 현지화된 생산을 위해 적층 제조를 사용하는 경우 디지털 CAD 파일의 보안을 보장하는 것이 중요합니다. 이를 위해서는 외부에서 파일에 액세스할 수 없도록 하고 디지털 공급망을 안전하게 유지하기 위한 추가적인 디지털 보안 조치가 필요합니다.

다음은 무엇입니까?

3D 프린팅은 부품의 가공 방식을 근본적으로 바꿀 수 있는 잠재력을 가지고 있기 때문에 제조 및 배송되며 이는 엄청난 의미를 가질 수 있습니다. 군 공급망의 미래를 위해. 예비 부품, 구조 구성 요소 또는 무기를 공급하는 방위 산업체 대신 미래에는 디지털 3D CAD 모델만 제공하여 디지털 공급망을 생성할 수 있습니다. 또한 예비 부품에 대한 재고가 줄어들어 값비싼 창고 지출의 필요성이 줄어들 수 있습니다. 주문형 제조는 또한 전장이나 필요한 장소에 더 가깝게 생산을 이동할 수 있습니다. 현지화된 3D 프린팅 시설을 활용하면 부품 배송 속도를 높이고 물류 비용을 절감할 수 있습니다.

적층 제조는 또한 현장에서 맞춤형 임플란트, 보철 및 의료 도구를 제공함으로써 군사 의료 부문에서 핵심적인 역할을 할 수 있습니다. 군대는 이미 전장 부상 치료를 목표로 재생 의학 및 바이오프린팅에 상당한 투자를 하고 있습니다.

방위 산업은 또한 3D 인쇄된 의류 및 임베디드 전자 제품의 가능성을 조사하고 있습니다. 적층 제조를 통해 방위 산업은 군인을 위한 통신, 센서 및 생체 모니터링 시스템이 내장된 보다 저렴하고 고급 맞춤형 갑옷을 생산하여 전장에서 더 많은 유연성과 기능을 제공할 수 있습니다. 잉크젯 3D 인쇄 및 전도성 잉크를 사용하여 군 엔지니어는 센서를 무기나 의복에 직접 인쇄하여 웨어러블 센서의 크기와 무게를 줄이는 동시에 더 많은 기능을 추가할 수 있습니다. 미래에는 센서가 피부에 직접 인쇄될 수도 있습니다. 군인들은 전장에서 이것을 사용하여 태양 에너지를 포착하고 소형 전자 장치를 충전할 수 있습니다.

요약하기

점점 더 복잡해지는 군사 환경에서 3D 프린팅은 주요 국방 요구 사항을 충족할 수 있는 잠재력이 있습니다. 적층 제조가 제공하는 신속하고 현지화되고 유연한 제조 기능은 빠른 혁신과 기술 발전에 의존하는 산업에 이상적인 기술입니다. 장기적으로 적층 제조는 군사 시스템 및 장비를 보다 효율적으로 제조, 수리 및 유지 관리할 수 있게 하고 물류 및 군사 공급망에 전례 없는 변화를 가져올 것입니다.

3D 프린팅 공정 및 재료를 개발하고 인증하기 위해 상당한 투자가 이루어지고 있기 때문에 글로벌 군대를 위한 3D 프린팅의 미래는 확실히 밝아 보입니다.