우주 산업을 위한 3D 프린팅
프로토타입에서 런치 패드까지 - 혁신 기술의 발전
우주 추진, 위성 부품, 로켓 엔진 등을 위한 적층 제조
우주선과 인공위성은 항상 새로운 첨단 기술에 의존해 왔습니다. 오늘날 3D 프린팅은 가장 관련성이 높은 부품에 대해서도 새로운 설계 및 제조 기회를 열어주고 있습니다. 3D 프린팅 기술이 항공우주 산업의 엄격한 요구 사항을 충족하면서도 전반적으로 비용 효율성을 유지할 수 있다는 사실을 알고 우주 산업에 진출하는 젊은 기업이 점점 더 많아지고 있습니다.
속도와 효율성에 집중
특히 빠르게 성장하는 상업용 우주 애플리케이션 시장에서는 프로토타입 및 소량 생산 능력은 결정적인 역할을 합니다. 항공우주 부품에는 고객별 요구 사항이 매우 까다로운 경우가 많으며, 이는 적층 제조가 제공하는 가능성과 완벽하게 일치합니다.
또한 적층 가공을 통해 기존 방식으로는 가공하기 매우 어렵고 비용이 많이 드는 구리 합금과 같은 맞춤형 소재를 사용할 수 있습니다.
이것이 바로 EOS가 적합한 파트너인 이유입니다.
위성 로켓의 경우, 대부분의 기업은 복잡하거나 어려운 부품을 생산하기 위해 금속 기반 제조 공정을 찾고 있습니다.
- EOS는 신뢰할 수 있고 재현 가능하며 비용 효율적인 최고 품질의 부품을 위한 파우더 베드 기반 제조 기술인 직접 금속 레이저 고형화(DMLS)를 위한 시스템 및 재료를 제공하는 선도적인 공급업체입니다.
- 업계에서 EOS 솔루션을 신뢰하는 이유는 산업용 3D 프린터의 최대 설치 기반을 보유하고 있기 때문입니다.
- 까다로운 작동 조건에는 우수한 소재가 필요합니다. EOS는 구리 및 티타늄을 비롯한 최적의 제품 특성을 위한 포괄적인 금속 소재를 제공합니다.
- EOS 생태계를 통해 우리는 역량을 결집하고 아이디어, 디자인, 생산, 후처리 및 완제품에 이르는 전체 가치 사슬에 걸쳐 고객별 제조 솔루션을 구현할 수 있는 다층 네트워크의 일원입니다.
- 설계의 자유는 적층 제조의 기본 원칙 중 하나로, 기존 생산 공정으로는 제조가 불가능했던 부품 구조와 애플리케이션을 가능하게 합니다. EOS와 하이퍼가닉의 파트너십은 이제 우주 추진 부품에 대한 이러한 접근 방식을 한 단계 더 발전시켰습니다.
우주에서의 주요 애플리케이션
EOS 성공 사례
기상 데이터, 통신, 위성 위치 확인 시스템, 글로벌 사진 및 지도 등 점점 더 많은 서비스가 소형 위성을 활용하고 있거나 경우에 따라서는 소형 위성에 전적으로 의존하고 있습니다. 이러한 초소형 위성을 궤도에 올리려면 소형 발사기가 필요합니다. 이러한 발사체에 대한 시장 수요는 꾸준히 증가하고 있습니다. 지난 몇 년 동안 이 "새로운 우주" 산업은 다양한 스타트업과 개발 전문 기업들에 의해 급속도로 성장했습니다. 가장 효율적인 엔진으로 가장 큰 페이로드를 우주로 성공적으로 발사하는 회사가 경쟁에서 승리할 것입니다.
적층 제조는 최적의 엔진 설계를 유지하면서 비용을 낮게 유지하는 핵심 접근 방식이지만, 이는 엔진을 단일 부품으로 3D 프린팅할 수 있는 경우에만 가능합니다.
로켓 엔진 3D 프린팅
3D 프린팅은 로켓 엔진을 제작할 때 결정적인 이점을 제공합니다. 예를 들어 일체형 냉각 채널을 연소실에 통합하거나 여러 부품을 하나의 올인원 디자인으로 통합하는 등 부품의 기능을 완전히 재구상하고 재창조할 수 있습니다.
"EOS와 AMCM의 지원을 받는 미국 스타트업 기업 런처는 중소형 페이로드를 그 어느 때보다 효율적으로 우주로 발사하기 위해 노력하고 있습니다. 그 결과 새롭고 혁신적인 로켓 설계와 단일 부품으로 적층 제조된 세계 최대 로켓 엔진을 개발했습니다."
엔진은 표준 로켓 디자인을 기반으로 하지만 최적의 냉각을 위해 내부 리브가 확장되어 있습니다. 런처는 3D 프린팅을 통해 이 새로운 디자인을 빠르고 비용 효율적으로 제작, 테스트, 추가 개발하는 데 성공했습니다.
세계에서 가장 큰 단일 부품 3D 프린팅 로켓 엔진
제작 공간의 크기와 까다로운 재료 특성 등이 장애물이었습니다. 고객 요구 사항에 맞춘 특수 기계를 제공하는 EOS 그룹의 회사인 AMCM이 이 문제를 해결했습니다.
"AMCM의 M4K 장비로 구리 합금으로 3D 프린팅한 연소실은 액체 로켓 엔진용 단일 부품으로는 세계에서 가장 큰 연소실입니다."
챔버의 높이는 86cm(34인치), 배출 노즐 직경은 41cm(16인치)입니다.
이 부스터는 최근 E-2 부스터의 개발 및 테스트 프로그램을 가속화하기 위해 개최된 미 공군 우주 피치의 날에서 150만 달러의 상금을 받았습니다. 첫 번째 대규모 테스트 실행이 이미 계획되어 있습니다.
애니메이션은 적층 가공 및 기존 방식으로 제조된 부품으로 구성된 전체 연소실을 보여줍니다.
"기존에는 이러한 유형의 부품을 제조하려면 맞춤형 기계에 수백만 달러를 투자해야 했습니다. 하지만 이제 3D 프린팅을 사용하면 연소실, 노즐, 넥을 하나의 부품으로 결합하여 프린팅할 수 있습니다. 이러한 발전 덕분에 작업이 그 어느 때보다 쉬워졌습니다."
맥스 홋 | 설립자 | 런처
EOS 성공 사례
아리안 6 로켓 엔진용 사출 헤드
아리안 그룹은 기존 248개의 부품을 통합하고 단가를 낮추기 위해 새로운 아리안 6 로켓 부스터의 핵심 엔진 부품을 생산하기 위해 산업용 3D 프린팅을 선택했습니다. 아리안 그룹은 EOS 애디티브 마인즈 팀과 협력하여 위험을 분석하고 비용을 예상하며 레이아웃 설계 및 흐름 계획을 포함한 생산 공정을 최적화했습니다.
이 협업은 훌륭한 결과를 낳았습니다:
- -2165시간 생산 시간 단축
- -50% 비용 절감
- -247개의 개별 부품이 단일 부품으로 축소됨
- 기능 통합
아래 동영상을 통해 자세히 알아보세요.
"아리안 프로그램은 우리의 혁신적인 강점과 EOS의 전문성을 결합한 것입니다. 우리는 함께 로켓 엔진용 사출 헤드의 적층 제조를 준비하고 있습니다. 그 결과 생산 시간이 크게 단축되고 비용이 50% 절감되는 등 놀라운 성과를 거두고 있습니다."
스테펜 베이어 박사 | 생산 기술 책임자 - 재료 및 공정 | 아리안 그룹
