제조는 항공우주 산업에서 끊임없는 과제입니다. 항공우주 부품이 매우 복잡할 뿐만 아니라, 거의 모든 산업 중 가장 높은 품질 보증 기준을 충족하면서 구조적으로 건전해야 하기 때문입니다.
비용을 절감하고 기존 제조 과제를 극복하기 위해 많은 항공우주 기업들이 복잡한 부품을 효율적으로 생산하기 위해 기존 제조 공정에서 적층 제조로 전환하고 있습니다.
의심할 여지 없이 적층 제조는 항공우주 산업을 변화시키고 있습니다. 항공우주 분야의 적층 제조 시장은 연평균 22.17% 성장하여 2026년까지 67억 5천만 달러에 달할 것으로 예상됩니다.
적층 제조는 CAD 데이터(디지털 3D 모델)를 기반으로 삼차원 객체의 구조에 재료를 한 번에 한 층씩 추가하는 공정입니다. 일반적으로 3D 프린팅이라고도 합니다.
이는 기존 제조 공정, 즉 절삭 제조와 다릅니다. 기존 제조에서는 재료를 금형에 넣어 굳힙니다. 재료가 마르거나 식으면 금형에서 꺼내어 여분의 재료를 제거하여 최종 제품을 만듭니다. 그래서 절삭(subtractive) 제조라고 합니다.
기존 제조 공정에서는 다음 단계가 발생합니다:
적층 제조에서는 제조 단계가 더 적고 다음과 같이 진행됩니다:
CATIA 모델 기반의 항공우주 3D 프린팅은 부품 제작 방식을 바꿈으로써 항공우주 제조 산업에 혁명을 일으키고 있습니다.
적층 제조가 항공우주 애플리케이션에서 활용되는 여섯 가지 방법은 다음과 같습니다.
헬리콥터 부품부터 터빈 엔진까지, 항공우주 구성품은 때로는 매우 좁은 공간에서 매우 복잡한 기하학적 구조를 요구합니다.
작고 복잡한 부품을 별도로 만든 후 나중에 전체에 결합하는 대신, 설계 엔지니어는 프린팅 CAD 데이터를 사용하여 내부 구성요소까지 포함한 전체 구조의 3D 모델을 만들 수 있습니다. 그러면 3D 프린터는 복잡한 내부 치수와 기하학을 모두 포함한 하나의 심리스한 부품을 조립 없이 만들 수 있습니다. 이러한 방법은 항공기용 제트 엔진 적층 제조에도 사용될 수 있습니다.
적층 제조를 사용하면 금속과 탄소 섬유를 포함한 다양한 재료로 리드 타임과 에너지를 줄여 복잡한 부품을 만들 수 있습니다.
금형 설계와 생산 아웃소싱 없이 항공우주 엔지니어는 기존 제조 방식보다 훨씬 짧은 시간에 프로토타입을 설계하고 프린팅할 수 있습니다. 프로토타입을 더 빠르게 생성하고 테스트할 수 있는 능력으로 항공우주 기업은 시장 출시 시간을 단축하고 경쟁에서 앞서 나갈 수 있습니다.
항공우주에서는 부품이 사양에 따라 생산되는 것이 매우 중요합니다. 기존 제조에서는 사양 프로세스가 이미 정립되어 있습니다. 그러나 적층 제조에서는 사양 프로세스가 정립되지 않아, 제조된 부품이 사양에 따라 생산되었는지 확인하는 것이 명확하지 않습니다.
항공우주 분야 적층 제조의 현재 과제에는 다음이 포함됩니다:
적층 제조는 프로토타입 제작 시간을 단축할 뿐만 아니라 비용도 절감할 수 있습니다.
기존 제조에서는 많은 항공우주 애플리케이션에서 재료 낭비가 최대 98%에 달할 수 있습니다. 절삭 후 금속 칩이 많이 남고, 적절한 금형을 만드는 과정이 길 수 있습니다.
적층 제조에서는 재료를 빼는 것이 아니라 더하기 때문에 재료 낭비를 크게 줄여 제조업체가 생산 비용을 절약할 수 있습니다. 적층 제조 공정 설정과 관련된 초기 비용이 있지만, 장기적인 비용 절감 효과가 이러한 초기 비용을 상회합니다.
더 작은 부품들을 결합해 더 큰 객체를 만들 때마다 전체의 구조적 무결성이 저하됩니다. 적층 제조를 사용하면 설계 엔지니어가 중공 중심과 내부 구성요소를 포함한 전체 부품을 약하고 취약한 접합부 없이 만들 수 있습니다.
또한 항공우주 산업의 적층 제조는 복합 재료를 매우 잘 활용할 수 있습니다. 이는 적층 제조가 기존 제조보다 뚜렷한 이점을 갖는 영역입니다.
적층 제조에서 힘의 방향대로 슬라이스나 층을 쌓으면, 최종 부품이 그 방향에서 예외적으로 강해집니다.
연료는 항공우주 산업에서 가장 높은 비용 중 하나입니다. 연료 소비를 줄이는 가장 좋은 방법은 더 가벼운 부품을 만드는 것입니다. 불행히도 기존 제조를 사용할 때는 구조적 무결성을 희생하지 않고 더 가벼운 부품을 만드는 것이 거의 불가능합니다.
볼트와 나사 같은 결합 구성요소 없이 적층 제조로 항공기 부품을 만들면 프레임 무게를 25% 줄이면서 구조적 무결성을 높일 수 있습니다. 적층 제조는 연료 소비를 줄일 뿐만 아니라 항공기의 전반적인 강도도 높입니다.
항공우주 산업은 모든 산업 중 가장 악명 높은 긴 공급망을 가지고 있습니다. 부품을 확보하기 위해 많은 항공우주 기업이 창고에 대량의 구성요소를 비축합니다. 이는 또 다른 비용과 물류 문제입니다.
적층 제조 공정이 빠르고 효율적이기 때문에, 항공우주 제조업체는 표준 공급망을 통해 주문하는 것보다 훨씬 적은 시간과 비용으로 맞춤 부품을 포함한 구성요소를 사내에서 생산할 수 있습니다. 이는 부품을 보유하거나 광범위한 보관 시설을 유지할 필요성을 줄여줍니다.
맞춤형, 경량, 구조적으로 건전한 부품을 빠르고 효율적으로 만들 수 있는 능력으로 많은 기업이 항공우주 애플리케이션에 적층 제조를 도입하는 것은 당연합니다.
항공우주 분야 적층 제조의 미래에 관해서는 CAD 모델이 중심적인 역할을 합니다. 사용 가능한 항공우주 적층 제조 사례와 연구 전망을 고려할 때, CAD 모델이 현재 사용 중이며 항공우주 기업에 가치가 있음이 분명합니다.
더 많은 항공우주 기업이 기존 제조 공정에서 적층 제조 공정으로 전환함에 따라, 장기적으로 CAD 모델을 프린팅하는 역량에 더 큰 초점이 맞춰질 것입니다.
적층 제조를 포함한 다양한 산업에서 35년 이상의 3D 모델링 전문성을 갖춘 스페이셜은 우수한 전처리 CAD 데이터를 만들었으며, 기하학적으로 정확한 3D 프린팅 항공우주 CATIA 모델을 프린팅하기 위한 전처리 소프트웨어를 구축할 도구를 보유하고 있습니다.
당사의 전문가들이 항공우주 CATPart 프린팅을 지원하여 적층 제조의 모든 이점을 누릴 수 있도록 도와드립니다. 오늘 연락 주시고 스페이셜이 귀사의 항공우주 비즈니스 번창에 어떻게 도움이 될 수 있는지 알아보세요.
3D 프린팅
적층 제조(3D 프린팅 등)가 특히 항공우주 같은 하이테크 산업에서 채택이 증가함에 따라, 스페이셜 제품 관리 이사 레이 백리(Ray Bagley)와 대화하며 이 매혹적인 트렌드에 대한 이해를 구축합니다. 이 인터뷰에서 레이는 수십 년간 제조 공정의 주축이었던 절삭 제조가 적층 제조와 어떻게 다른지, 후자가 새로운 이점과 과제 측면에서 무엇을 제공하는지 살펴봅니다. 인터뷰어: 먼저 적층 제조와 절삭 제조의 주요 차이점을 명확히 해 봅시다. 레이 백리: 절삭 제조에서는 재료 덩어리에서 시작하여 최종 형태에 도달할 때까지 비트별로
산업 혁명 이후 제조 기술은 끊임없이 발전해 왔습니다. 기업은 항상 더 빠르고, 저렴하거나, 더 나은 생산 방법을 찾고 있습니다. 지난 몇 십 년 동안 맞춤형 부품 제조에 가장 신뢰할 수 있는 공정 중 일부는 두 가지 측면으로 나뉘었습니다: 적층 제조(Additive Manufacturing) 또는 감산 제조(Subtractive Manufacturing). 재료에는 플라스틱, 열가소성 수지, 철, 강철, 탄소 등이 포함될 수 있습니다. 적층 제조와 감산 제조 공정 모두 재료로부터 객체를 만드는 데 사용되지만, 둘은 동일하지 않습니
