항공우주 및 방위 산업에서 적층 제조의 상위 5가지 용도

적층 제조는 소규모 프로토타입 제작에서 정제된 로켓 엔진 생산에 이르기까지 수많은 산업 및 응용 분야에서 사용할 수 있습니다. 적층 제조 기술을 제조 작업에 통합하는 것에 대해 아직 확신이 서지 않는다면 항공 우주 및 방위 산업에서 적층 제조 기술의 많은 이점과 선구적인 응용 프로그램을 고려하십시오.

빠른 링크:

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적층 제조란 무엇입니까?

적층 가공의 이점

적층 제조를 위한 항공우주 용도

3D 인쇄를 위한 군사 및 국방 용도

적층 제조의 이점에 대해 자세히 알고 싶으십니까?

적층 제조란 무엇입니까?

3D 프린팅이라고도 하는 적층 제조는 디지털 3D 또는 CAD 모델에서 3차원 물체를 만드는 프로세스입니다. 이름에서 알 수 있듯이 적층 제조는 재료를 레이어별로 추가하여 물체를 만드는 방식으로 작동합니다. 이러한 재료에는 금속 분말, 플라스틱 또는 세라믹이 포함될 수 있습니다. 적층 제조는 기계가공, 절단, 선삭, 성형, 밀링 및 기타 "차감" 제조 공정과 같은 물체를 생성하는 전통적인 방법을 보강하고 경우에 따라 완전히 대체할 수 있습니다.

적층 제조 공정 중에 CAD(Computer-Aided Design) 소프트웨어를 사용하거나 인쇄할 대상을 스캔하여 대상을 디자인합니다. 이 소프트웨어는 스캔을 3D 프린팅 기계가 레이어별로 따라갈 수 있는 정확한 프레임워크로 변환할 수 있습니다.

적층 제조의 이점

다음을 포함하여 적층 제조를 활용함으로써 얻을 수 있는 많은 이점이 있습니다.

개발 비용 절감

첨단 제조 기술은 초기 비용으로 인해 다소 비싸다는 고정 관념이 있습니다. 그러나 장기적으로 감소된 개발 비용은 비용 절감 효과를 가져옵니다. 3D 프린팅의 가장 큰 장점 중 하나는 인건비 절감입니다. 후처리를 제외하고 대부분의 프린터는 자급자족하며 작업자의 도움이 거의 필요하지 않습니다. 따라서 적층 제조 공정과 관련된 인건비는 고도로 숙련된 작업자를 필요로 하는 기존 제조 공정에 비해 본질적으로 존재하지 않습니다.

또한 소량의 적층 제조는 기존 제조에 비해 비용면에서 경쟁력이 있습니다. 사출 성형(다이 리드 타임 및 비용 고려), 밀링 및 기계 가공과 같은 다른 제조 방법을 사용하여 프로토타입을 생산하는 것보다 프로토타입을 3D 프린팅하는 것이 훨씬 저렴합니다.

제품 폐기물 감소

컴퓨터 프로그램에서 초안을 디자인한 다음 인쇄할 수 있도록 보내면 낭비를 줄이면서 새로운 디자인을 만들고 생성하는 시간이 대폭 단축됩니다. 이 디지털에서 디지털로의 프로세스는 재료 낭비를 초래할 수 있는 기존 프로토타이핑의 추가적인 중간 단계를 제거합니다. 사용된 재료에 따라 이러한 감소는 상당한 비용 절감을 초래할 수도 있습니다. 필요한 재료가 티타늄인 경우

또한 3D 프린팅은 처리 시간을 단축했습니다. 빠른 반복 생성 기능을 통해 3D 프린팅은 기존 제조 방식에서 발견하는 데 몇 개월은 아니더라도 몇 주가 걸렸을 수 있는 엔지니어링 및 설계 문제를 식별합니다. 적층 제조를 사용하면 일반적으로 제조하기에 너무 어렵거나 비용이 많이 드는 복잡한 설계를 생성할 수 있으므로 프로세스 개발을 기존 제조 프로세스보다 빠르게 수행할 수 있습니다. 이것은 더 많은 시간과 돈을 다른 방식으로 활용할 수 있음을 의미합니다. 전반적으로 적층 제조는 낭비를 줄이고 지출을 줄이면서 보다 효과적이고 효율적인 설계 프로세스를 제공합니다.

진정한 고급 프로토타입 제작

적층 제조를 사용하면 몇 주가 아닌 몇 시간 만에 3D 프린터로 프로토타입을 설계하고 생산할 수 있습니다! 제조용으로 설계하는 대신 이제 유틸리티 및 사용을 위해 제조할 수 있습니다. 또한 복잡한 고객 사양을 구체적으로 충족하도록 부품을 생산할 수 있습니다. 이것은 프로토타입 제작의 판도를 바꿀 것입니다.

적층 제조는 이제 새로운 제품의 모형을 신속하게 생산하고 특정 틈새 시장을 충족하는 부품을 생산할 수 있음을 의미하며, 이는 고수익 마진 제품의 생산으로 이어질 수 있습니다. 가장 중요한 제조 공정은 처음부터 끝까지 적층 제조를 통합하여 더욱 간소화됩니다.

적층 제조를 위한 항공우주 용도

적층 제조의 이점을 고려할 때 그러한 기술이 항공 우주 산업에 적용되는 것이 합리적입니다. 이러한 경향은 다음과 같습니다.

로켓 본체 만들기

Relativity Space는 캘리포니아 로스앤젤레스에 본사를 두고 있는 미국 항공우주 제조 회사로 상업용 궤도 발사 서비스를 위한 제조 기술, 발사체 및 로켓 엔진 개발에 중점을 두고 있습니다. 그들의 Stargate 제조 시설에는 세계 최대의 금속 3D 프린터가 있으며 직접 에너지 증착 및 특허 받은 합금을 사용하여 로켓 본체를 만듭니다.

3D 프린팅을 통해 기존 발사체에 비해 부품 수를 100배 줄이는 통합 구성 요소를 신속하게 설계할 수 있습니다. 이것은 또한 무게를 줄이고 신뢰성을 향상시키며, 이 두 가지는 우주 발사의 경제성에 매우 중요합니다.

로켓 엔진 제작

Rocket Lab은 미국의 공공 항공우주 제조업체이자 소규모 위성 발사 서비스 제공업체입니다. 그들의 Rutherford 로켓 엔진은 2016년 말에 처음 테스트되었으며 그 이후로 200개 이상의 게임 체인저 모델이 생산되었습니다.

이 특정 엔진의 연소실, 인젝터, 펌프 및 주요 추진제 밸브는 모두 전자빔 용융을 사용하여 3D로 인쇄됩니다. 그 결과 엔진은 간단하고 안정적이며 35kg 또는 77lb에 불과하여 저비용 우주 발사에 이상적입니다. 그리고 지구의 대기권 너머에서 그들의 새로운 Curie 및 HyperCurie 추진기는 동일한 원리를 사용하여 제작되었습니다.

우주 비행사 유니폼 발전

적층 제조는 물리적 로켓에만 사용되는 것이 아닙니다. 이 기술은 고급스럽고 세련된 우주 비행사 유니폼 제작에도 활용될 수 있습니다. SpaceX가 인간을 우주로 보냈을 때 승무원의 유니폼은 부분적으로 적층 제조로 만들어졌습니다.

회사는 기본 기술의 많은 부분을 비공개로 유지했지만 대변인은 "헬멧은 3D 프린팅 기술을 사용하여 맞춤형으로 제조되며 통합 밸브, 바이저 수축 및 잠금 장치, 헬멧 구조 내의 마이크를 포함합니다."라고 말했습니다. 피>

3D 프린팅을 위한 군사 및 국방 용도

다음을 포함하여 적층 제조를 통해 방위 산업에서도 발전이 이루어지고 있습니다.

조인트리스 선체 프로젝트

지난 4월, 미 육군은 군용 트럭 외관을 하나의 거대한 조각으로 만들 수 있는 초대형 3D 금속 프린터를 개발하는 야심찬 목표를 가진 "Jointless Hull Project" 계약에 서명했습니다. 임무는 크기가 30' x 20' x 12'에 가까운 순 크기로 관절이 없는 단일 전투 차량 선체를 생산할 수 있는 대규모 도구를 개발하는 것입니다.

지뢰 제거 임무

미국 해병대는 M58 Mine Clearing Line Charge(MICLIC)를 폭발시키는 데 사용되는 로켓 모터의 헤드 캡을 3D 프린팅하여 지뢰 제거 임무를 지원하기 위해 적층 제조를 성공적으로 활용했습니다.

MICLIC은 전장의 지뢰밭과 기타 장애물을 통과하는 경로를 제거하는 로켓 발사형 폭발 선로 장약입니다. 헤드 캡을 생산하기 위해 적층 제조를 활용함으로써 해병대는 비용이 많이 들고 시간이 많이 소요되는 전통적인 제조 기술의 단점을 극복하고 부품을 생산하는 더 효율적인 방법을 제공할 수 있었습니다. 헤드 캡은 아리조나의 Yuma Proving Ground에서 테스트되기 전에 스테인리스 스틸로 3D 인쇄되었습니다. 테스트 이벤트 동안 3D 인쇄 헤드 캡은 지뢰 제거 라인 충전물을 성공적으로 폭발시키는 데 사용된 로켓 모터에 장착되었습니다.

적층 제조의 이점에 대해 자세히 알고 싶으십니까?

적층 제조는 모든 규모의 제조업체에게 게임 체인저입니다. 이를 통해 생산 낭비를 줄이고 정밀도를 높이면서 제품을 더 빠르고 저렴하게 만들 수 있습니다. 더 큰 그림을 보면 AM은 의료 혁신에서 보다 안전한 교통 수단 및 도로에 이르기까지 일상적인 미국인의 삶을 변화시키고 있습니다.

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