3D 프린팅의 장점은 이미 잘 알려져 있습니다. 이 기술을 통해 필요한 장소에서 바로 제품을 생산할 수 있습니다. 이는 효율성 문제를 해결하고 공급망을 원활하게 운영하는 데 도움이 됩니다. 결과적으로 제품 생산에 필요한 자원과 시간을 대폭 절감할 수 있습니다.
로켓 회사들은 지난 10년 가까이 3D 프린팅(정식 명칭은 적층 제조) 기술을 사용해 왔으며, 그 시작은 2013년 스페이스X가 3D 프린팅 기술로 로켓 부품을 개발한 것이었습니다. 슈퍼드라코 로켓 엔진.
이 글에서는 신생 우주 기업에서 3D 프린팅 기술이 어떻게 활용되어 왔는지 그 역사를 살펴봅니다. 또한, 이 기업들이 사용하는 또 다른 첨단 제조 기술인 고압 다이캐스팅에 대해서도 알아보겠습니다.
3D 프린팅의 정의
먼저 3D 프린팅 기술이 무엇인지 다시 한번 살펴보겠습니다. 3D 프린팅에 대한 정의를 찾기에 가장 좋은 곳은 바로 3D 프린팅 분야의 선두주자인 오토데스크(Autodesk)입니다.
오토 데스크 정의 3D 프린팅은 "디지털 모델을 기반으로 재료를 층층이 쌓아 물리적 물체를 만드는 공정"이라고 정의됩니다. 같은 자료에 따르면 "3D 프린팅 기술은 시제품과 간단한 부품부터 항공기 부품, 친환경 건물, 생명을 구하는 의료용 임플란트, 심지어 인간 세포를 층층이 쌓아 만든 인공 장기와 같은 고도의 기술력이 필요한 최종 제품까지 모든 것을 제작하는 데 사용될 수 있습니다."
오토데스크는 다음과 같이 밝혔습니다. 세 가지 주요 방법 3D를 이용한 제품 제조 시 사용되는 기술:
융합 필라멘트 적층(FFF)주로 소비재 제조에 사용되는 이 방법은 플라스틱 재료를 가열하여 층층이 압출함으로써 원하는 제품을 만듭니다. 이 방식은 융합 적층 모델링(FDM)이라고도 합니다.
SLA(스테레오리소그래피): 자외선을 이용하여 돌출물을 한 층씩 경화시킵니다.
선택적 레이저 소결 (SLS)레이저를 이용하여 분말 형태의 재료를 층층이 융합하는 기술입니다.
우주 제조업체들이 3D 프린팅에 주목하는 이유
적층 제조 소프트웨어 제공업체인 AMFG는 우주 여행 분야에서 3D 제조가 미치는 영향에 대한 몇 가지 통찰력을 제공합니다. 노트 "우주선 제조업체들은 로켓 개발 및 생산 속도를 높이는 동시에 비용을 절감하고 효율성을 높여야 하는 과제에 직면해 있다"는 것이다.
AMFG 라고 기존 로켓 제조 공정은 여러 차례의 시제품 제작과 생산 단계를 거치기 때문에 비용과 시간이 많이 소요된다고 합니다. 같은 자료에 따르면 3D 제조 공정을 이용하면 부품 제조 시간을 기존 14주에서 단 몇 주 만에 단축할 수 있어 제조업체에 상당한 시간과 비용 절감 효과를 가져다준다고 합니다.
3D 제조는 또한 부품의 정밀도를 보장하는데, 이는 기존 제조 방식으로는 어려운 과제입니다.
우주에 보내진 최초의 3D 프린팅 부품
일론 머스크는 2002년에 스페이스X를 설립했습니다. 그의 목표는 우주여행 비용을 줄여 궁극적으로 인류가 화성에 식민지를 건설할 수 있도록 하는 것이었습니다. 에 따르면 SpaceX는 이를 위해 "지금까지 제작된 발사체 중 가장 강력하고, 인간을 화성 및 태양계의 다른 목적지로 수송할 수 있는 완전 재사용 가능한 발사체"를 사용할 것이라고 밝혔습니다.
2013년 9월 5일, 머스크는 발표 "SpaceX의 SuperDraco 인코넬 로켓 챔버(재생 냉각 재킷 포함)가 EOS 3D 금속 프린터에서 제작되었습니다."라는 트윗을 통해 알려졌습니다.
우주 탐사, 혁신 및 천문학 관련 뉴스의 출처, Space.com 보고서 "스페이스X가 올해 초(2014년) 첫 3D 프린팅 부품을 우주로 보냈다"고 해당 소식통은 전했다. 또한 "로켓 엔진의 주 산화제 밸브인 이 부품은 1월 6일 스페이스X의 팰컨 9 로켓에 실려 상업용 통신 위성 타이콤 6호를 궤도에 올렸다"고 덧붙였다.
3D 프린팅 기술을 이용해 로켓 부품을 제작하는 것의 실용성은 밸브가 극한의 저온을 포함한 가혹한 조건에서도 요구대로 작동했다는 사실을 통해 입증되었습니다.
SpaceX는 헬멧과 같은 다른 액세서리를 생산하기 위해서도 3D 프린팅 기술을 사용하고 있습니다. 에 따르면 3Dnatives.com에 따르면, "각 헬멧에는 바이저, 밸브, 잠금 장치 및 마이크가 장착되어 있습니다."
블루 오리진: 3D 프린팅에 상당한 투자를 단행합니다
블루 오리진은 아마존 창립자 제프 베조스가 설립한 항공우주 제조업체입니다. 이 회사는 2000년 워싱턴주 켄트에서 설립되었습니다. 회사 소개에는 "우리는 우리 아이들이 미래를 건설할 수 있도록 우주로 가는 길을 만드는 데 전념하고 있습니다"라고 적혀 있습니다. 사명 선언문.
블루 오리진 또한 라고 이 회사는 "안전하고 저렴하며 민간, 상업 및 국방 고객 모두의 요구를 충족하는 부분적 또는 완전 재사용 가능한 발사체를 개발"함으로써 사명 선언문에 부합하는 활동을 하고 있습니다.
저렴하고 안전한 블루 오리진의 우주여행 제품이 보편화되는 데 중요한 역할을 하는 것은 바로 3D 프린팅 기술입니다. 3DPrintingIndustry.com은 블루 오리진의 사장인 롭 메이어슨의 말을 인용했습니다. 라고 그는 자신의 회사가 "3D 프린팅에 상당한 투자를 했다"고 말하며, "우리는 새로운 기술을 적극적으로 도입하고 그 가능성을 최대한 활용하고 있다"고 덧붙였습니다.
3DPrintingIndustry.com도 마찬가지입니다. 보고서 메이어슨은 프레젠테이션을 통해 3D 프린팅이 기존 주조 방식에 비해 시간과 비용을 얼마나 절감해주는지 설명했습니다. 프레젠테이션에서 메이어슨은 3D 프린팅을 이용해 3개월 만에 제작한 부품을 선보였습니다. 동일한 부품을 기존 주조 방식으로 제작하려면 12개월 이상이 걸립니다.
3D 프린팅 엔진으로 제작된 엔진이 여성 우주비행사를 최초로 달 표면에 착륙시킵니다.
2020년 12월, 3Dprint.com은 "블루 오리진이 2024년까지 최초의 여성 우주인과 차기 남성 우주인을 달 표면에 착륙시킬 수 있는 3단계 착륙선을 개발했다"고 보도했습니다.
가장 흥미로운 점은 달 착륙선 시스템에 동력을 공급하는 BE-7 엔진이 3D 기술을 사용하여 제작되었다는 것입니다. 이는 베조스 회장이 직접 확인한 사실입니다. 라고"BE-7은 고성능 적층 제조 방식의 액체 수소/액체 산소 달 착륙 엔진으로, 10,000lbf의 추력을 낼 수 있으며, 달에 정밀하게 착륙하기 위해 2,000lbf까지 추력을 낮출 수 있습니다."
하지만 그게 다가 아닙니다. 베조스는 다음을 이용했습니다. Instagram 비디오 "이것이 여성을 최초로 달 표면으로 데려갈 엔진입니다."라고 발표하기 위해서였습니다. 워싱턴 포스트에 따르면, 그 여성은 1961년에 우주 비행 기회를 놓쳤던 월리 펑크였습니다. 때문에 "NASA에는 여성 우주비행사를 위한 프로그램이 없었습니다."
펑크는 달 표면에 착륙하지는 못했지만, 2021년 7월 20일 마침내 우주여행을 할 기회를 얻었습니다. 당시 그녀의 나이는 82세였습니다. 펑크는 블루 오리진의 우주선에 탑승하여 베조스와 함께 여행한 세 명의 승객 중 한 명이었습니다. 더빙 된 그것은 "최초의 인간 비행"이었다.
완전 3D 프린팅으로 제작된 로켓을 궤도에 발사하다
렐러티비티 스페이스는 2015년에 설립된 우주 기업입니다. 이 회사는 다음과 같은 사실을 밝혔습니다. 골 "완전히 3D 프린팅으로 제작된 로켓을 궤도에 성공적으로 발사한 최초의 우주 기업이 되는 것"이 목표입니다.
하지만 "완전히 3D 프린팅된 로켓"이라는 말은 실제로 무엇을 의미할까요? Engineering.com의 기자 덴리 페레즈가 그 의미를 분석합니다. 답변"엔진부터 동체까지, 렐러티비티는 거의 모든 제조 공정을 자동화하고 있습니다."
페레즈 추가 3D 프린팅 덕분에 렐러티비티는 설계를 신속하게 수정할 수 있게 되었다고 그녀는 말합니다. 스페이스X와 같은 경쟁사를 이기려면 맞춤형 서비스를 제공해야 한다고 그녀는 지적합니다. "3D 프린팅을 사용하면 어떤 종류의 위성에도 맞도록 캡슐을 반복적으로 수정할 수 있을 것입니다."라고 그녀는 썼습니다.
Forbes.com은 렐러티비티 CEO인 팀 엘리스의 말을 인용했습니다. 라고 "3D 프린팅을 통해 더 작고 효율적인 공장에서 더 적은 공정으로 더 빠르게 로켓을 제작할 수 있습니다."
2021년 6월 8일, Forbes.com의 알렉스 냅이 다음과 같이 말했습니다. 신고 렐러티비티가 시리즈 E 벤처 투자 라운드에서 6억 5천만 달러를 유치했다고 그는 전했다. 그는 "이 자금은 완전히 3D 프린팅으로 제작되고 일론 머스크의 팰컨 9 로켓보다 더 큰 탑재물을 발사할 수 있는 테란 R 로켓 개발을 가속화하는 데 사용될 것"이라고 밝혔다.
3D 프린팅을 사용하는 다른 우주 기업들
우주 분야에서 3D 프린팅이 갖는 이점을 고려하면, 모든 주요 우주 기업들이 이 기술을 이용해 부품을 제조하는 데 관심을 보이는 것은 놀라운 일이 아닙니다.
3DPrintingIndustry.com에 글을 쓴 마이클 페치는 버진 갤럭틱의 사장 겸 CEO인 조지 화이트사이드가 다음과 같이 말했다고 보도했습니다. 정보 그는 인터뷰에서 회사의 "목표는 엔진 생산에 걸리는 시간을 수개월에서 궁극적으로 몇 주까지 단축하는 것"이라고 밝혔습니다. 페치는 3D 기술이 이 목표 달성에 중요한 역할을 할 것이라고 시사했습니다.
로켓랩은 우주여행 회사입니다. 기술 된 MIT 테크놀로지 리뷰는 이 회사를 "3D 프린팅 우주 혁명을 일으킨 작은 회사"라고 칭했습니다. 피터 벡은 2006년에 이 회사를 설립했습니다.
MIT 기술 리뷰 보고서 "지금까지 로켓랩의 로켓 6대가 성공적으로 발사되었으며, 각 로켓에는 주로 금속 3D 프린팅으로 제작된 9개의 러더퍼드 엔진을 비롯하여 로켓에 탑재된 여러 부품들이 장착되어 있습니다."
다른 방법들을 위한 공간이 있을까요?
새로운 우주 기업들이 3D 기술을 앞세워 앞서나가고 있지만, 오랫동안 사용되어 온 다른 방법들도 여전히 업계에서 활용될 여지가 있는 것으로 보입니다.
오랜 기간 사용되어 왔지만 오늘날에도 여전히 유효한 기술의 한 예는 다음과 같습니다. 플라스틱 사출 성형.
이러한 방법들이 여전히 미래가 있다는 증거는 SpaceX가 관련 기술에 정통한 엔지니어와 기술자를 채용한다는 최근 채용 공고에서 찾아볼 수 있습니다.
광고 상태 이 엔지니어와 기술자들은 "고압 다이캐스팅 공정 개발 및 장비 시운전의 초기 단계에서 당사 엔지니어링 팀과 긴밀히 협력하고 개발을 주도할 것"입니다. 알루미늄 다이 캐스팅 회사에서.”
신생 우주 기업들의 노력과 투자를 통해 3D 프린팅이 미래에 중요한 역할을 할 것이라는 점이 분명해졌습니다. 다음과 같은 조직들에게도 마찬가지입니다. NASA3D 프린팅은 국제 우주 정거장에 예비 부품을 보내는 문제를 해결할 수 있는데, 일부 예비 부품은 3D 프린팅 기술을 이용해 ISS에서 직접 제작할 수 있기 때문입니다.
