새로운 우주 기업에서 3D 프린팅의 활용과 영향에 대한 역사

3D 프린팅의 장점은 잘 알려져 있습니다. 이 기술을 통해 필요한 곳에서 제품을 생산할 수 있습니다. 효율성 문제를 해결하고 공급망을 원활하게 운영할 수 있습니다. 이는 제품 생산에 필요한 자원과 시간을 크게 단축하는 데 도움이 될 수 있습니다.

로켓 회사들은 SpaceX가 2013년에 3D 인쇄 부품을 개발한 것을 시작으로 지난 10년 동안 3D 인쇄(공식적으로는 첨가 제조로 알려짐)를 사용해 왔습니다. 슈퍼드라코 로켓 엔진.

이 글에서는 신생 우주 기업들의 3D 프린팅 활용 역사를 살펴봅니다. 글의 후반부에서는 이러한 기업들이 사용하는 또 다른 첨단 제조 기술인 고압 다이캐스팅에 대해서도 살펴보겠습니다.

3D 프린팅 정의

3D 프린팅 기술이 무엇을 포함하는지 다시 한번 살펴보겠습니다. 3D 프린팅의 정의를 알아보기에 3D 프린팅의 거장, Autodesk만큼 좋은 곳은 없습니다.

오토데스크 정의하다 3D 프린팅은 "디지털 모델을 기반으로 재료를 층층이 쌓아 올려 실제 물체를 만드는 공정"입니다. 같은 출처는 "3D 프린팅 기술은 프로토타입과 단순 부품부터 항공기 부품, 친환경 건물, 생명을 구하는 의료용 임플란트, 심지어 인체 세포층을 이용한 인공 장기와 같은 고도로 기술적인 최종 제품까지 모든 것을 만드는 데 사용될 수 있다"고 덧붙였습니다.

Autodesk는 식별합니다 세 가지 주요 방법 3D를 사용하여 품목을 제조할 때 사용됨:

융합 필라멘트 제조(FFF): 주로 소비재 제조에서 이 방식은 플라스틱 재료를 가열하여 여러 겹으로 압출하여 필요한 제품을 형성하는 방식입니다. FDM(용융 적층 조형)이라고도 합니다.

광조형(SLA): 자외선을 이용해 융기를 한 겹 한 겹 단단하게 굳힙니다.

선택적 레이저 소결(SLS): 레이저를 이용해 분말 소재를 층층이 융합합니다.

우주 제조업체가 3D 프린팅으로 전환하는 이유

적층 제조 소프트웨어 공급업체인 AMFG는 우주 여행 분야에서 3D 제조의 영향에 대한 몇 가지 통찰력을 제공합니다. 노트 "우주선 제조업체들은 로켓 개발과 생산을 가속화하는 동시에 비용을 절감하고 효율성을 높여야 하는 과제에 직면해 있습니다."

암프지 말한다 기존 로켓 제조 공정은 여러 번의 프로토타입 제작 주기와 생산 단계를 거쳐야 하기 때문에 비용과 시간이 많이 소요된다고 합니다. 같은 소식통은 3D 제조 공정을 통해 기존 14주 걸리던 부품 제조 기간을 단 몇 주로 단축하여 제조업체가 시간과 비용을 크게 절감할 수 있다고 전했습니다.

3D 제조는 부품의 정밀성을 보장하는데, 이는 기존 제조 방법을 사용할 경우 까다로운 과제입니다.

우주에서 인쇄된 최초의 3D 부품

일론 머스크는 2002년에 SpaceX를 설립했습니다. 그의 사명은 우주 여행 비용을 줄여 인간이 결국 화성에 식민지를 건설할 수 있도록 하는 것이었습니다. 에 따라 SpaceX에 따르면, 이는 "지금까지 제작된 것 중 가장 강력하고 인간을 화성과 태양계의 다른 목적지로 운반할 수 있는 완전히 재사용 가능한 발사체"를 사용하여 달성될 것입니다.

2013년 9월 5일, 머스크 발표하다 "SpaceX SuperDraco 인코넬 로켓 챔버, 재생 냉각 재킷 탑재, EOS 3D 금속 프린터에서 출시"라는 트윗을 통해

우주 탐사, 혁신, 천문학에 대한 뉴스의 출처, Space.com 보고서 "SpaceX가 올해 초[2014년] 최초로 3D 프린팅 부품을 우주로 보냈다"고 같은 소식통은 덧붙였다. "로켓 엔진의 주 산화 밸브인 이 부품은 상업용 Thaicom 6 통신 위성을 궤도로 운반하는 SpaceX의 1월 6일 Falcon 9 로켓에 실려 발사되었다."

3D 프린팅을 사용해 로켓 부품을 만드는 것의 실용성은 밸브가 매우 낮은 온도를 포함한 극한의 조건에서도 요구 사항에 맞게 작동한다는 사실에 의해 검증되었습니다.

SpaceX는 헬멧 등의 다른 액세서리를 생산하는 데도 3D 프린팅 기술을 사용하고 있습니다. 에 따라 3Dnatives.com에 따르면, "각 헬멧에는 바이저, 밸브, 잠금 장치, 마이크가 있습니다."

Blue Origin: 3D 프린팅에 대한 대규모 투자 

블루 오리진은 아마존 창업자 제프 베조스가 설립한 항공우주 제조업체입니다. 2000년 워싱턴주 켄트에서 설립되었습니다. "우리는 우리 아이들이 미래를 건설할 수 있도록 우주로 가는 길을 만드는 데 전념합니다."라고 회사 공식 성명서에 적혀 있습니다. 사명 선언문.

블루 오리진 또한 말한다 "안전하고 저렴하며 모든 민간, 상업 및 방위 고객의 요구를 충족하는 부분적 및 완전 재사용 가능 발사체"를 개발함으로써 사명 선언문에 부응하고 있다고 밝혔습니다.

저렴하고 안전한 Blue Origin의 우주 여행 제품이 표준이 되는 데 중요한 부분은 3D 인쇄 기술입니다. 3DPrintingIndustry.com은 Blue Origin 사장인 Rob Meyerson의 말을 인용했습니다. 말한다 그의 회사는 "3D 프린팅에 상당한 투자를 했습니다."라고 밝혔습니다. 그는 "우리 모두는 새로운 기술을 도입하고 그 가능성을 최대한 활용하는 데 전념하고 있습니다."라고 덧붙였습니다.

3DPrintingIndustry.com도 보고서 마이어슨은 프레젠테이션을 통해 3D 프린팅이 기존 주조 방식에 비해 시간과 비용을 절감하는 이점을 설명했습니다. 이 프레젠테이션에서 마이어슨은 3D 프린팅을 사용하여 제작하는 데 3개월이 걸린 부품을 선보였습니다. 기존 주조 방식으로는 같은 부품을 제작하는 데 12개월 이상이 걸렸습니다.

3D 프린팅 엔진, 여성을 달 표면으로 보내는 첫 번째 방법

2020년 12월, 3Dprint.com은 "Blue Origin이 2024년까지 최초의 여성과 그 다음 남성을 달 표면에 보낼 수 있는 3단계 착륙선을 만들었다"고 보도했습니다.

흥미로운 점은 달 착륙선 시스템에 동력을 공급하는 BE-7 엔진이 3D 기술을 사용하여 제작되었다는 것입니다. 베조스는 이를 확인했습니다. 말한다BE-7은 10,000 lbf의 추력을 가진 고성능, 적층 제조된 액체 수소/액체 산소 달 착륙 엔진으로, 달에 정확하게 착륙하기 위해 최대 2,000 lbf까지 추력을 낮출 수 있습니다.

하지만 그게 전부가 아닙니다. 베조스는 인스타그램 비디오 "이 엔진이 최초의 여성을 달 표면에 보낼 것입니다."라고 발표하기 위해 워싱턴 포스트에 따르면, 그 여성은 1961년 우주로 갈 기회를 놓친 월리 펑크였습니다. 왜냐하면 "NASA에는 여성 우주인을 위한 프로그램이 없었습니다."

펑크는 달 표면에 착륙하지는 못했지만, 결국 2021년 7월 20일 우주로 갈 기회를 얻게 되었습니다. 당시 그녀는 82세였습니다. 펑크는 베조스와 함께 블루 오리진의 우주선에 탑승했던 세 명의 승객 중 한 명이었습니다. 더빙 최초의 인간 비행이었습니다.

완전 3D 프린팅 로켓을 궤도에 진입시키다

Relativity Space는 2015년에 설립된 우주 회사입니다. 이 회사는 목표 "완전히 3D로 인쇄된 로켓을 궤도에 성공적으로 발사한 최초의 우주 회사"가 되었습니다.

하지만 "완전 3D 프린팅 로켓"은 실제로 무엇을 의미할까요? Engineering.com에 기고하는 덴리 페레즈는 답변: "엔진부터 동체까지 Relativity는 거의 전체 제조 공정을 자동화하고 있습니다."

페레즈 추가하다 3D 프린팅 덕분에 Relativity는 설계를 빠르게 수정할 수 있게 되었다고 그녀는 말합니다. SpaceX와 같은 경쟁사를 이기기 위해 Relativity는 맞춤형 솔루션을 판매하고 있다고 그녀는 덧붙입니다. "3D 프린팅을 활용하면 Relativity는 어떤 종류의 위성에도 맞춰 캡슐을 반복적으로 수정할 수 있을 것입니다."라고 그녀는 말합니다.

Forbes.com은 Relativity CEO인 Tim Ellis의 말을 인용했습니다. 말한다 "3D 프린팅을 사용하면 더 작고 가벼운 공장과 더 적은 공정으로 로켓을 더 빠르게 만들 수 있습니다."

2021년 6월 8일, Forbes.com의 Alex Knapp 보고됨 Relativity가 시리즈 E 벤처 라운드에서 $6억 5천만 달러를 투자했다고 밝혔습니다. 그는 "자본은 회사의 Terran R 로켓 개발 가속화에 집중될 것"이라고 전했습니다. Terran R 로켓은 100% 3D 프린팅 기술로 제작되어 일론 머스크의 팰컨 9 로켓보다 더 큰 탑재체를 발사할 수 있을 것입니다.

3D 프린팅을 사용하는 다른 우주 회사

우주 분야에서 3D 프린팅의 이점이 커지면서, 모든 주요 우주 회사가 이 기술을 사용하여 부품을 제조하기 위해 노력하고 있는 것은 놀라운 일이 아닙니다.

3DPrintingIndustry.com에 기고한 Michael Petch는 Virgin Galactic의 사장 겸 CEO인 George Whitesides가 잘 아는 인터뷰에서 그는 회사의 "목표는 엔진 생산에 걸리는 시간을 몇 달에서 결국 몇 주로 단축하는 것"이라고 말했습니다. 페치는 이 목표를 달성하는 데 3D가 중요한 역할을 할 것이라고 밝혔습니다.

로켓랩은 우주여행 회사입니다 설명하다 MIT 테크놀로지 리뷰에서 "3D 프린팅 우주 혁명을 일으킨 소규모 회사"로 선정되었습니다. 피터 베크는 2006년에 이 회사를 설립했습니다.

MIT 기술 리뷰 보고서 "[Rocket Lab] 로켓 6개가 지금까지 성공적으로 발사되었습니다. 각 로켓에는 주로 금속 3D 프린팅을 사용하여 제작된 9개의 러더퍼드 엔진이 장착되어 있으며, 그 외에도 여러 요소가 탑재되어 있습니다."

다른 방법을 적용할 여지가 있는가?

새로운 우주 기업들이 3D 기술을 선도하고 있지만, 오랫동안 사용되어 온 다른 방법도 여전히 업계에서 자리를 잡을 것으로 보입니다.

수년간 사용되어 왔지만 오늘날에도 여전히 관련성이 있는 기술의 예는 다음과 같습니다. 플라스틱 사출 성형.

이러한 방법이 여전히 미래가 있다는 증거는 SpaceX의 최근 구인 공고에서 확인할 수 있는데, 이 공고에서는 해당 회사가 관련 기술에 정통한 엔지니어와 기술자를 채용하고 있다고 밝혔습니다.

광고 주 이들 엔지니어와 기술자는 "고압 다이캐스팅 공정 개발 및 장비 시운전의 초기 단계에서 엔지니어링 팀과 긴밀히 협력하고 개발을 추진할 것"입니다. 알루미늄 다이캐스팅 회사에서요."

새로운 우주 기업들의 노력과 투자를 보면 3D 프린팅이 미래에 중요한 역할을 할 것이라는 점이 분명합니다. NASA3D 프린팅은 일부 부품을 3D 프린팅을 사용하여 ISS에서 바로 제조할 수 있게 함으로써 국제 우주 정거장으로 예비 부품을 보내는 과제를 해결할 수 있습니다.