오크리지 국립 연구소와 보잉, 항공기용 3D 프린팅 강철 금형 개발
오크리지 국립 연구소와 보잉의 엔지니어들이 차세대 항공기를 위한 경량 열가소성 복합재 문을 제작하기 위해 설계된 2톤 강철 금형인 Stamp Form Die를 3D 프린팅하는 데 성공했습니다. 이 혁신적인 공정은 제조 시간과 비용을 크게 줄이고 상업 항공의 연료 효율성을 향상시킬 수 있습니다.
혁신적인 제조 공정
오크리지 국립 연구소(ORNL)와 보잉의 엔지니어들이 8주에 걸쳐 2톤 강철 금형을 3D 프린팅하여 항공 우주 제조 분야에서 중요한 발전을 이루었습니다. 이 금형은 차세대 항공기를 위한 고성능 열가소성 복합재 문을 형성하는 데 필수적인 Stamp Form Die(SFD)로 알려져 있습니다.
금형의 기술
고급 와이어 아크 적층 제조 기술을 활용하여, 이 금형은 연강과 스테인리스강을 결합하고 있으며, 내구성과 열 관리를 향상시키는 내부 곡선 냉각 채널을 특징으로 합니다. 이 프로젝트는 NASA의 고속 복합재 항공기 제조(HiCAM) 이니셔티브를 지원하며, 이는 상업 항공기 생산 속도를 높이고 무게를 줄이며 연료 효율성을 개선하는 것을 목표로 하고 있습니다. NASA HiCAM 프로젝트 매니저인 리차드 영(Richard Young)은 이러한 발전이 미국의 상업 항공기 부문에서 경쟁력을 유지하는 데 매우 중요하다고 강조했습니다.
3D 프린팅의 장점
전통적으로 이러한 대형 금형을 제조하는 데는 주조 및 중장비 드릴링과 같은 과정이 몇 달이 걸리곤 했습니다. 그러나 이 새로운 방법은 시간과 비용을 모두 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 이 금형은 펀치 프레스처럼 작동하여 뜨거운 플라스틱 시트를 경량 항공기 문으로 스탬핑합니다. ORNL의 Arc-1 시스템은 여러 종류의 와이어를 동시에 공급할 수 있어 상당한 설계 유연성을 제공합니다.
더 넓은 응용 가능성
이 성공적인 3D 프린팅 공정의 의미는 항공 분야를 넘어 확장됩니다. 이 기술은 에너지 및 자동차와 같은 다양한 분야에서 대형 경량 부품을 생산하는 데 적용될 수 있습니다. ORNL의 복합재 혁신 그룹 리더인 아흐메드 아라비 하센(Ahmed Arabi Hassen)은 이 테스트 사례가 미국 산업 전반에 걸쳐 대형 열가소성 구조물의 가능성을 나타낸다고 언급했습니다. 응용 분야에는 전기차 차체 패널, 풍력 터빈 블레이드 및 로켓 구조물의 공구 등이 포함되어 있으며, 이 제조 기술의 다재다능성을 보여줍니다.