항공우주 제조를 위한 품질 고려사항

항공우주 고객과 협력하는 제조업체는 항공우주 애플리케이션용으로 생산된 부품이 엄격한 기능 및 규제 요구 사항을 준수해야 한다는 것을 알고 있습니다. 항공 우주 부품은 다른 산업 분야의 응용 분야를 위해 만들어진 부품보다 더 전문화되는 경향이 있습니다. 또한 미션 크리티컬할 가능성이 더 높기 때문에 장애가 발생하면 장비가 손실되고 운영자, 승객 또는 주변 사람에게 잠재적인 피해가 발생할 수 있습니다.

엔지니어는 생산된 모든 부품이 애플리케이션의 요구 사항을 일관되고 안정적으로 수행할 수 있도록 해야 합니다. 따라서 적절한 기능을 확인하고 안전이 우선시되도록 구성 요소가 엄격한 표준, 테스트 및 검사를 준수해야 합니다.

항공우주 프로젝트는 더 높은 예산과 더 긴 개발 주기를 갖는 경향이 있습니다. 이는 일반적으로 프로젝트의 궁극적인 성공을 보장하기 위해 더 많은 초기 계획이 필요함을 의미합니다. 이 기사에서는 제품 팀이 접하게 될 항공우주 부품에 대한 몇 가지 주요 설계 및 엔지니어링 고려 사항을 강조합니다.

규제 요구사항 및 공급업체 인증 기대치

부품 제조 방법을 규정하는 수많은 국제, 연방 및 산업별 규정으로 인해 항공우주 회사는 일반적으로 적절한 인증을 받은 공급업체 및 제조업체와 독점적으로 협력합니다.

가장 널리 사용되는 항공우주 품질 관리 표준 중 하나는 항공우주 부품을 설계, 생산 및 검사하는 제조업체의 품질 관리에 대한 보편적인 정의와 기대치를 제공하는 AS9100입니다. 이 표준은 수년에 걸쳐 여러 버전을 거쳤으며 가장 최근 버전은 2016년에 출시된 ASD9100D입니다.

ASD9100D를 준수하고 있음을 입증하는 제조업체는 보다 광범위한 ISO 9001 표준(AS9100 품질 관리 시스템 전체에 포함됨)을 준수함을 입증할 수도 있습니다. 제조업체는 또한 민간 항공기 부품 유통업체를 위한 표준화된 품질 시스템을 제공하는 FAA Advisory Circular 00-56을 준수하는 표준인 ASA-100 인증을 고려해야 합니다.

기능 요구 사항

항공우주 부품은 고유한 특성 조합이 필요합니다. 많은 구성 요소는 매우 강하고 단단해야 합니다. 특성은 종종 더 단단하고 무거운 재료와 관련이 있습니다. 그러나 가능한 한 무게를 줄이는 것은 거의 모든 항공우주 제조 응용 분야에서 매우 중요하며, 이를 통해 제품 팀은 고유하거나 복잡한 형상을 가진 부품을 설계할 수도 있습니다. 제조업체는 부품이 제대로 작동하고 모든 기능 요구 사항을 충족하는 동시에 성능 저하 없이 부품에서 최대한 많은 무게를 제거하도록 최적화하기 위해 설계, 엔지니어링 및 테스트를 반복하는 것이 일반적입니다.

적층 제조 방법은 구성 요소의 기능 요구 사항을 충족하는 데 필요한 최소한의 재료를 사용하여 부품을 생산할 수 있기 때문에 여기서 상당한 이점을 제공합니다.

자료

뻣뻣하고 강하면서도 유연하고 가벼운 부품에 대한 필요성으로 인해 티타늄, 텅스텐 및 탄소 섬유와 같은 재료로 항공우주 부품을 제조하게 되었습니다. 그러나 이러한 이국적인 재료 중 다수는 서로 만날 때 반응하여 갈바닉 부식 또는 열팽창 계수 간의 차이를 유발할 수 있습니다. 적층 제조 방법은 이러한 공정에 사용되는 대부분의 재료가 반응성이 없고 앞서 언급한 재료보다 낮은 밀도에서 광범위한 재료 특성을 제공하기 때문에 독특한 대안을 제시합니다.

수십 년 동안 탄소 섬유는 특정 금속과의 비호환성, 이방성 특성 및 고유한 제조 수단 때문에 항공우주 분야에서 사용하기에 위험한 재료로 여겨졌습니다. 제조 수단이 성숙해지고 고도로 최적화된 형상 및 재료 특성에 대한 사용 사례가 증가함에 따라 항공 우주 산업에서 탄소 섬유의 사용이 광범위하게 증가했습니다.

오늘날 탄소 섬유는 많은 항공 우주 응용 분야에서 흔히 볼 수 있습니다. 마찬가지로, 적층 제조에 사용되는 기술은 지난 몇 년 동안 매우 급격하게 변화하여 적층 수단을 통해 만들 수 있는 부품에 대한 재료 제한이 훨씬 적습니다.

적층 제조된 부품은 항공우주 응용 분야에서 유사한 궤적을 따르고 있으므로 엔지니어는 이전과는 다른 방식으로 구성 요소 형상을 제어하고 최적화할 수 있습니다. 부품 중량 감소 외에도 적층 제조 기술 및 공정 제어의 성숙도를 통해 엔지니어는 기존 제조 방법의 정밀도로 강성 및 강도와 같은 부품 속성을 최적화할 수 있습니다.

이로 인해 매년 항공우주 애플리케이션 내에서 적층 제조 부품의 사용 사례가 급격히 증가하고 있으며, 이로 인해 항공 우주 산업에서 한 때 전통적으로 제조되었던 부품의 역할을 적층 제조 부품으로 채우는 것을 보는 것이 점점 보편화되고 있습니다.

테스트 기준

적절한 기능을 보장하기 위해 모든 부품을 테스트해야 하지만, 많은 구성 요소가 중요한 부품이기 때문에 이는 항공 우주 응용 분야에서 특히 중요합니다. 이러한 부품 중 많은 부분이 특정 기계적 특성을 요구하고 안전을 보장하는 데 중요하므로 제품 팀은 테스트가 시작되기 전에 테스트 기준을 조기에 세부적으로 정의하는 것이 현명합니다. 성공 여부를 알면 엔지니어는 명확한 벤치마크를 제공하고 설계자는 해당 목표에 대해 부품 설계를 효율적으로 개선할 수 있습니다.

위험 완화

항공우주 고객도 위험 평가를 보고 싶어할 것입니다. 항공 우주 응용 분야에 사용되는 중요한 부품의 수가 많기 때문에 제품 팀은 해당 부품이 신뢰할 수 있고 인체 건강과 안전에 거의 또는 전혀 위험을 초래하지 않는다는 확신을 갖는 것이 중요합니다.

FMEA(고장 모드 및 영향 분석)와 같이 잘 정의된 위험 분석 방법론을 사용하여 엔지니어는 부품이 고장날 수 있는 다양한 방법과 이러한 고장과 관련된 결과를 결정할 수 있으므로 제품 개발 팀이 위험을 사전에 완화할 수 있습니다. 이를 통해 팀은 특정 오류가 발생하지 않도록 하기 위해 기꺼이 발생하는 비용을 결정할 수 있으며, 이는 결과적으로 추가 설계 변경으로 이어질 수 있거나 영향을 완화하기 위해 중복 시스템을 구축할 수 있습니다.

첨가제를 사용한 항공우주 강화

적층 제조가 모든 응용 분야에 가장 적합한 옵션은 아니지만 이 기술은 항공 우주 분야의 잠재적 응용 프로그램 수가 매년 증가하는 방식으로 발전하고 성숙했습니다. 많은 경우 적층 제조를 사용하면 항공 우주 산업의 엄격한 요구 사항을 충족하기 위해 의도적인 방식으로 특정 또는 복잡한 부품을 만들 수 있습니다.

일부 중요한 부품은 분명히 다른 제조 방법에 더 적합할 것이지만 적층 기술의 속도와 유연성은 점점 더 경제적인 옵션을 제시합니다. 궁극적으로 엔지니어와 제품 개발 팀은 항공우주 부품이 필요한 모든 기능 및 규제 요구 사항을 충족하고 이상적인 재료로 제조되며 위험을 완화하도록 설계되었는지 확인하기 위해 생산을 시작하기 전에 철저한 준비에 투자해야 합니다.

Fast Radius에서 우리는 기대 이상의 성과를 거두며 제품 개발 프로젝트에서 제품 팀이 많은 고려 사항을 탐색할 수 있도록 지원할 수 있는 좋은 위치에 있습니다. 우리는 현대 제조를 통해 가능한 것의 한계를 뛰어넘는 지속적인 비즈니스 파트너십을 구축하고자 하는 열정적인 디자이너와 엔지니어 팀입니다. 당사의 항공우주 고객은 제조뿐만 아니라 설계 및 엔지니어링 자문을 위해 더 높은 기준을 제시합니다. 시작하려면 지금 문의하세요.

더 효율적인 생산을 위해 적층 제조를 사용할 수 있는 방법, 금속 부품 인쇄에 대해 알아야 할 사항, 항공우주 제조에 사용되는 재료 등에 대해 자세히 알아보려면 리소스 센터를 방문하세요.

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