항공우주의 적층 제조

제조는 항공우주 산업에서 도전 과제입니다. 항공우주 부품은 매우 복잡할 뿐만 아니라 구조적으로 견고해야 하며 거의 모든 산업 분야의 최고 품질 보증 표준을 충족해야 합니다.

비용을 절감하고 기존 제조 문제를 극복하기 위해 많은 항공우주 회사는 기존 제조 공정에서 적층 제조로 전환하여 필요한 복잡한 부품을 효율적으로 생산하고 있습니다.

의심의 여지 없이 적층 제조는 항공우주 산업을 변화시키고 있습니다. 항공우주 시장의 적층 제조는 22.17%의 연평균 복합 성장률(CAGR)로 성장하여 2026년까지 67억 5천만 달러에 이를 것으로 예상됩니다.

항공우주 산업의 기존 제조와 적층 제조

적층 가공은 CAD 데이터(디지털 3D 모델)를 인쇄하여 3차원 물체의 구조에 한 번에 한 층씩 재료를 추가하는 공정입니다. 일반적으로 3D 프린팅이라고도 합니다.

이는 빼기 제조라고도 하는 기존 제조 프로세스와 다릅니다. 기존 제조 방식에서는 재료를 금형에 넣어 경화시킵니다. 재료가 건조되거나 냉각되면 주형에서 꺼내어 과잉 재료를 제거하여 최종 제품을 만듭니다. 따라서 빼기라는 용어가 사용됩니다.

기존 제조 공정에서는 다음 단계가 발생합니다.

• 부품을 제조할 수 있도록 하는 DFM(제조 설계)
• 진동 분석
• 반복
• 제조
• 테스트
• 반복

적층 제조를 사용하면 제조 단계가 더 적고 공정은 다음과 같습니다.

• 디자인
• 디자인을 인쇄할 수 있도록 사전 처리
• 반복
• 제조

CATIA 모델을 기반으로 하는 항공우주 분야의 3D 프린팅은 부품 제조 방식을 변화시켜 항공우주 제조 산업에 혁명을 일으키고 있습니다.

다음은 항공우주 분야에서 적층 제조가 사용되는 6가지 방법입니다.

1. 복잡한 형상으로 부품 제작

헬리콥터 부품에서 터빈 엔진에 이르기까지 항공우주 부품은 때때로 매우 좁은 공간에서 매우 복잡한 기하학적 구조를 필요로 합니다.

작고 복잡한 부품을 별도로 생성하고 나중에 전체로 결합하는 대신 설계 엔지니어는 내부 구성 요소 등의 CAD 데이터 인쇄를 사용하여 전체 구조의 3D 모델을 생성할 수 있습니다. 그런 다음 3D 프린터는 모든 복잡한 내부 치수와 복잡한 형상을 포함하는 하나의 이음매 없는 부품을 조립할 필요 없이 만들 수 있습니다. 이러한 방법은 항공기용 제트 엔진 적층 가공에도 사용할 수 있습니다.

적층 제조를 사용하면 금속 및 탄소 섬유를 비롯한 다양한 재료로 더 적은 리드 타임과 에너지로 복잡한 부품을 생성할 수 있습니다.

2. 보다 효율적인 프로토타이핑

금형을 설계하고 생산을 아웃소싱할 필요 없이 항공우주 엔지니어는 기존 제조 방법을 사용할 때보다 훨씬 짧은 시간에 프로토타입을 설계하고 인쇄할 수 있습니다. 더 빠르게 프로토타입을 만들고 테스트할 수 있는 능력을 통해 항공우주 회사는 출시 시간을 단축하고 경쟁에서 앞서 나갈 수 있습니다.

항공 우주에서는 부품이 사양에 따라 생산되는 것이 매우 중요합니다. 기존 제조 방식에서는 사양 프로세스가 이미 설정되었습니다. 그러나 3차원 적층가공으로 사양 프로세스가 설정되지 않았기 때문에 제조된 부품이 사양에 따라 생산되었는지 확인하는 것이 명확하지 않습니다.

항공우주 분야 적층 제조의 현재 과제는 다음과 같습니다.

• 일관된 부품을 생성하여 제조 표준 충족 - 모든 부품은 이전에 생산된 부품과 동일해야 합니다.
• 3D 프린팅은 새로운 기술이기 때문에 더 큰 규모로 프린팅합니다.
• 항공우주 산업 공급업체의 경우 테스트를 통과하고 규정 준수 표준을 충족합니다. 이러한 프로세스는 적층 제조 부품에 대해 설정되어 있지 않기 때문입니다.

3. 비용 효율적인 생산

적층 제조는 프로토타입 제작 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 비용도 절감할 수 있습니다.

기존 제조 방식을 사용하면 많은 항공 우주 응용 분야에서 재료 낭비가 98%까지 증가할 수 있습니다. 빼기 후에 많은 금속 칩이 생길 수 있으며 올바른 금형을 만드는 것은 긴 과정이 될 수 있습니다.

적층 가공으로 재료를 더하고 빼지 않기 때문에 재료 낭비를 크게 줄일 수 있어 제조업체가 생산 비용을 절감할 수 있습니다. 적층 제조 공정의 설정과 관련된 초기 비용이 있습니다. 그러나 이러한 예비 비용보다 장기적으로 비용 절감 효과가 더 큽니다.

4. 부품의 내부 강도 증가

작은 부분이 결합되어 더 큰 물체를 만들 때마다 전체의 구조적 무결성이 감소합니다. 적층 제조를 통해 설계 엔지니어는 약하고 취약한 접합 없이 속이 빈 센터와 내부 구성 요소를 포함한 전체 부품을 생성할 수 있습니다.

또한 항공 우주 산업의 적층 제조는 복합 재료를 매우 잘 활용할 수 있습니다. 이것은 적층 제조가 기존 제조에 비해 뚜렷한 이점이 있는 영역입니다.

적층 제조를 사용하면 힘이 들어오는 방향으로 슬라이스 또는 레이어를 놓을 때 최종 부품이 그 방향으로 매우 강해질 수 있습니다.

5. 경량 구성 요소 만들기

연료는 항공 우주 산업에서 가장 높은 비용 중 하나입니다. 연료 소비를 줄이는 가장 좋은 방법은 더 가벼운 부품을 만드는 것입니다. 불행히도 기존 제조 방식을 사용할 때 구조적 무결성을 희생하지 않고 더 가벼운 부품을 만드는 것은 거의 불가능합니다.

볼트 및 나사와 같은 구성 요소를 결합할 필요가 없는 적층 제조 비행기 부품은 적층 제조 공정을 통해 프레임 무게를 25% 줄이는 동시에 구조적 무결성을 높일 수 있습니다. 적층 제조는 연료 소비를 줄일 뿐만 아니라 항공기의 전반적인 강도도 증가시킵니다.

6. 스토리지 요구 사항 감소

항공우주 산업은 모든 산업 중에서 가장 악명 높은 긴 공급망 중 하나입니다. 부품을 확보하기 위해 많은 항공우주 회사는 창고에 대량의 부품을 비축합니다. 이는 또 다른 비용 및 물류 문제입니다.

적층 제조 공정은 빠르고 효율적이기 때문에 항공우주 제조업체는 표준 공급망을 통해 주문해야 하는 경우보다 훨씬 짧은 시간과 비용으로 맞춤형 부품을 포함한 구성요소를 사내에서 생산할 수 있습니다. 이렇게 하면 부품을 보유하거나 광범위한 보관 시설을 유지할 필요가 줄어듭니다.

항공우주 분야 적층 제조의 미래

맞춤형 경량의 구조적으로 건전한 부품을 빠르고 효율적으로 생성할 수 있는 기능을 통해 많은 기업이 항공우주 애플리케이션을 위해 적층 제조로 눈을 돌리고 있는 것은 놀라운 일이 아닙니다.

항공 우주에서 적층 제조의 미래에 관해서는 CAD 모델이 중심적인 역할을 합니다. 항공 우주 사례 및 연구 전망에서 사용 가능한 적층 제조를 고려할 때 CAD 모델이 현재 사용 중이며 항공 우주 회사에 가치가 있음이 분명합니다.

더 많은 항공우주 회사가 기존 공정에서 적층 제조 공정으로 이동함에 따라 CAD 모델을 인쇄할 수 있는 기능을 갖추는 데 장기적으로 더 큰 초점을 맞출 것입니다.

우주 산업의 적층 제조를 포함하여 다양한 산업 분야에서 35년 이상의 3D 모델링 전문 지식을 바탕으로 Spatial은 우수한 사전 처리 CAD 데이터를 생성했으며 정밀하고 기하학적으로 정확한 3D 인쇄 항공 우주 CATIA를 인쇄하기 위한 사전 처리 소프트웨어를 구축할 수 있는 도구를 보유하고 있습니다. 모델.

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