우주에서의 적층 가공 탐색: 첨가제 스낵 팟캐스트에서 전문가가 전하는 인사이트

2024년 9월 5일 | 읽기 시간: 10 분

이번 적층 가공 팟캐스트 에피소드에서는 호스트 파비안 알레펠드와 게스트들이 적층 가공(AM) 및 우주 탐사 업계에서 가장 뛰어난 인재들과 함께 아무도 가보지 않은 곳으로 여러분을 안내합니다.

그와 함께한 사람들은... 

폴 그라들, NASA 수석 엔지니어
엘리아나 푸, TRUMPF 항공우주 및 의료 산업 매니저
마일스 키퍼, 로켓 랩의 적층 제조 매니저.
유럽우주국 유럽 우주 연구 및 기술 센터의 첨단 제조 엔지니어, Advenit Makaya

우주에서의 3D 프린팅 현황과 성공 사례
마일스 키퍼는 우주에서의 산업용 3D 프린팅 현황에 대한 개괄적인 설명으로 대화의 서막을 열었습니다. 키퍼는 특히 레이저 파우더 베드 융합 및 지향성 에너지 증착(DED)과 같은 기술을 통해 우주 산업에서 3D 프린팅이 얼마나 중요한지 강조했습니다.

이러한 기술은 반복적인 프로세스를 가속화하여 기업이 부품을 신속하게 프로토타이핑하고 테스트할 수 있도록 지원하며, 이는 우주 탐사의 높은 위험과 고비용 특성을 고려할 때 필수적인 요소입니다. 또한 키퍼는 부품 통합과 기하학적 자유를 향한 업계의 변화는 공급망의 복잡성을 줄이는 데 있어 AM의 독보적인 잠재력을 보여준다고 지적했습니다.

엘리아나 푸는 다양한 우주 기관에서 쌓은 폭넓은 경험을 바탕으로 이 주제를 더욱 확장했습니다. 그녀는 위성 추진기와 같은 소형 부품과 엔진 부품과 같은 복잡한 구조물이 레이저 기반 공정을 사용하여 일상적으로 제조되고 있음을 강조했습니다.

기존 파우더 베드 기계에 맞지 않는 대형 구조물은 이제 와이어 아크 적층 제조(WAAM) 및 DED와 같은 기술을 통해 해결하고 있습니다.

적층 제조 재료의 발전
이 에피소드의 상당 부분은 3D 프린팅 재료의 혁신에 초점을 맞췄습니다. 

폴 그라들은 알루미늄과 티타늄과 같은 기존 소재를 뛰어넘어 3D 프린팅을 위해 특별히 개발된 새로운 소재에 대한 흥분을 감추지 못했습니다. 그는 극한 환경에서 뛰어난 성능을 발휘하는 GRX-810 및 NASA-HR-1과 같은 맞춤형 개발 소재를 NASA에서 사용하고 있다는 점을 강조했습니다. 고압, 고온 및 까다로운 화학 환경을 위해 설계된 이러한 소재는 미래의 우주 임무를 위해 매우 중요합니다.

엘리아나 푸는 기존에는 비용이 많이 들고 가공이 번거로웠던 C103과 같은 소재가 3D 프린팅을 통해 어떻게 해결되고 있는지를 설명하며 이에 대한 설명을 덧붙였습니다. 또한 고강도 알루미늄 변형과 감마 티타늄 알루미나이드도 이제 프린팅이 가능하여 설계 및 응용 분야에서 새로운 가능성을 열어가고 있습니다.

아드베닛 마카야는 유럽의 관점과 유럽이 적층 가공 혁신 측면에서 어떻게 따라잡고 있는지에 대해 이야기했습니다. 그는 통합 전산 재료 공학(ICME)과 기계 학습 도구의 지속적인 개발이 재료 과학에 전례 없는 가능성을 제공하며 우주 탐사의 특정 요구 사항에 맞는 완전히 새로운 합금을 만들 수 있게 해준다고 지적했습니다.

우주용 적층 가공의 과제와 전망
이러한 발전에도 불구하고 업계는 여전히 상당한 도전에 직면해 있습니다. 폴 그라들에 따르면 후처리 단계가 여전히 걸림돌로 남아 있다고 합니다. 부품 제작은 빠를 수 있지만, 파우더 제거, 방전 가공(EDM) 차단, 열처리와 같은 후속 공정으로 인해 전체 제조 주기가 지연될 수 있습니다. 바로 이 부분에서 업계는 추가적인 혁신과 효율성 개선이 필요합니다.

또한 새로 개발된 부품의 안전성과 신뢰성을 보장하는 것도 매우 중요합니다. Gradl은 부품의 품질과 안전성을 보장하기 위해서는 열 시뮬레이션부터 민감도 분석에 이르기까지 적층 제조 공정을 세밀하게 이해하는 것이 중요하다고 강조했습니다. 이러한 이해는 중요한 부품을 여전히 전통적인 제조 방식에 의존하고 있는 이해관계자들의 신뢰를 구축하는 데 필요합니다.

마일스 키퍼는 제조업체의 관점에서 업계의 전망에 대해 이야기했습니다. 로켓 랩에서는 가속화된 발사 일정을 맞추기 위해 기계 활용도를 극대화하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 키퍼는 빠르게 확장하는 우주 산업에 발맞추기 위해 반복적인 개발과 효율적인 생산 사이의 균형이 필요하다고 강조했습니다.

협업 노력과 생태계 구축
토론에서는 AM 커뮤니티 내 협업의 중요성도 강조되었습니다. 전문가들은 협력적인 접근 방식이 표준화를 촉진하고 모범 사례를 공유할 수 있다는 데 동의했습니다. 폴 그라들은 적층 가공 커뮤니티가 다른 분야에 비해 유독 협력적이라는 점에 주목했습니다. 컨퍼런스와 워크샵은 업계 리더와 연구자들이 아이디어와 솔루션을 교환할 수 있는 중요한 접점 역할을 합니다.

Eliana Fu는 기존 재료에 사용되는 것과 같은 표준화된 적층 제조 공정을 만들기 위해 노력하는 ASTM F42 및 SAE와 같은 협력 위원회의 노고를 치하했습니다. 이러한 노력은 적층 가공을 중요한 애플리케이션에 신뢰할 수 있는 주류 제조 공정으로 만드는 데 매우 중요합니다.

다음 세대를 위한 영감
교육과 지역사회 봉사에 대한 논의 없이는 산업의 미래에 대한 논의가 완성될 수 없습니다. 폴 그라들은 교육 프로그램과 실습 경험을 통해 차세대 엔지니어와 과학자에게 영감을 불어넣는다는 NASA의 노력을 강조했습니다. 초등학생부터 대학생에 이르는 학생들을 3D 프린팅 관련 프로젝트에 참여시키면 미래의 혁신을 위한 기반을 마련하고 미래의 과제를 해결할 준비가 된 숙련된 인력을 확보할 수 있습니다.

결론
우주에서의 3D 프린팅에 대한 에피소드는 3D 프린팅 기술이 걸어온 놀라운 여정과 앞으로의 잠재력을 보여줍니다. 재료 혁신부터 공정 최적화 및 협업 노력에 이르기까지 우주에서의 3D 프린팅 분야는 상당한 성장과 혁신을 이룰 준비가 되어 있습니다. 교육을 장려하고 협업 정신을 유지함으로써 업계는 기존의 과제를 극복하고 가능성의 한계를 계속 넓혀갈 수 있습니다.

이러한 인사이트에 대해 더 자세히 알아보려면 Additive Snack 팟캐스트의 전체 에피소드를 들어보세요. 적층 제조 및 우주 탐사의 미래를 만들어가는 업계 리더들과의 흥미로운 토론을 기대해 주세요.

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