프랑스 3D 프린팅 OEM(Original Equipment Manufacturer) 및 서비스 제공업체인 3DCeram이 프랑스 우주 추진 제조업체 ThrustMe의 공식 공급업체로 선정되어 자사의 우주 추진 시스템용 3D 프린팅 세라믹 부품을 공급합니다.
ThrustMe는 이제 세라믹 적층 제조에 대한 3DCeram의 전문 지식을 활용하고 항공 우주 응용 분야를 위한 세라믹 재료의 잠재력을 활용할 방법을 모색할 것입니다. 3D 프린팅 세라믹에 대한 ThrustMe의 접근 방식은 전통적인 제조 재료 및 기술의 한계를 극복하는 것을 목표로 합니다. 이 회사는 세라믹 적층 제조가 기존 제조보다 더 작고 효율적이며 신뢰할 수 있는 솔루션을 제공한다고 주장합니다.
3DCeram 영업 대표 Arnaud Roux는 다음과 같이 말했습니다. 복잡한 맞춤형 부품을 효율적으로 생산할 수 있는 것은 전통적인 제조 제약을 뛰어넘는 것입니다. 이 주요 발전은 생산 도구로서 3D 프린팅의 실행 가능성을 검증할 뿐만 아니라 우리가 더 나아가 미래의 광대한 가능성을 열도록 영감을 줍니다."
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△3DCeram 3D 프린터. 3DCeram을 통한 사진.
ThrustMe, 적층 가공으로 전환
2017년에 설립된 ThrustMe는 전기 추진 시스템의 소형화를 전문으로 하는 새로운 우주 공간의 핵심 업체 중 하나가 되었습니다.
"새로운 우주" 시대는 민간 기업이 주도하는 우주 산업의 최신 개발 및 발전을 의미합니다. ThrustMe의 제품 관리자인 Elena Zorzolli Rossi에 따르면 공간의 상업화는 급속한 기술 발전에 의해 추진되고 있습니다. Zorzolli Rossi는 기업이 더 많은 위험을 감수하고 신속하게 반복하며 새로운 아이디어를 시도하여 우주 산업을 더욱 발전시켜야 한다고 주장합니다. Zorzolli Rossi는 "전체 생산 체인은 새로운 공간 비용이나 배송 시간을 충족할 준비가 되어 있어야 합니다."라고 덧붙였습니다.
2020년에 ThrustMe는 우주에서 세계 최초의 요오드 연료 전기 추진 시스템을 성공적으로 시연했습니다. ThrustMe는 이제 주로 주요 위성 발사기에 제품을 공급하며 연간 365개의 제품을 생산할 수 있는 새로운 생산 시설을 열었습니다.
Zorzolli Rossi에 따르면 오랜 연구와 탐구 끝에 ThrustMe는 추진기의 특정 부품을 제조하기 위해 3D 프린팅을 사용하기로 결정했습니다. 이 결정은 전통적인 제조 방법보다 우수한 적층 제조를 만드는 많은 요소를 고려한 것입니다.
Zorzolli Rossi는 다음과 같이 설명합니다. "우선, 항공우주 산업은 전통적인 기계 가공 방법으로는 쉽게 얻을 수 없는 복잡한 형상을 생산해야 하는 경우가 많습니다. ThrustMe에서는 복잡성뿐만 아니라 우리 제품의 핵심인 소형화에 대해서도 이야기합니다. 이 경우 3D 프린팅은 우리가 필요로 하는 정밀도로 특정 디자인을 생성할 수 있는 혁신적인 솔루션을 제공합니다."
또한 3D 프린팅의 다재다능함은 기업이 상당한 비용이나 리드 타임을 들이지 않고 신속하게 설계를 반복하고 개선할 수 있도록 하는 주요 이점으로 언급됩니다.
Zorzolli Rossi는 "전통적인 제조 공정에는 시간과 비용이 많이 드는 금형이나 도구 제작이 포함되는 경우가 많습니다. 3D 프린팅을 사용하면 최소한의 설정 시간으로 신속하게 프로토타입을 제작하고 디자인을 반복할 수 있어 보다 유연한 개발 프로세스를 촉진하고 출시 시간을 단축할 수 있습니다."
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△ThrustMe 항공우주 부품. ThrustMe를 통한 사진.
왜 세라믹을 사용합니까?
Zorzolli Rossi는 "우리는 세라믹 재료를 선택하기 전에 여러 가지 요소를 철저히 평가했습니다. 세라믹을 사용하면 진공 및 극한 온도 범위와 같은 열악한 우주 환경과 관련된 몇 가지 주요 요소는 물론 요오드 플라즈마 벌크 추진의 특정 기능을 고려합니다. 시스템(예: 기본 입자의 높은 에너지 플럭스, 2차 방출, 강력한 스퍼터링 및 반응성 이온 에칭)."
궁극적으로 이 결정에 영향을 미치는 주요 고려 사항은 대상 구성 요소가 실행될 환경과 관련이 있습니다. Zorzolli Ross는 다음과 같이 설명합니다. "일부 구성 요소는 화학적 활성 플라즈마 환경에서 고온에 노출되며 내열성 및 내화학성이 우수한 재료가 필요합니다. 가장 적합한 선택입니다."
세라믹의 넓은 열전도율은 또한 매력적인 옵션이 됩니다. 실제로 효율적인 열 전달 및 열 격리는 ThrustMe 구성 요소에 매우 중요합니다. 이는 열유속을 효율적으로 유도하고 과열 또는 냉각을 방지합니다. 세라믹은 다양한 전도성 특성을 가지고 있어 선택적 열 전달을 허용하고 이러한 제품의 최적 성능을 보장합니다.
세라믹의 전기적 특성도 ThrustMe의 재료 선택 과정에서 중요한 역할을 했습니다. Zorzolli Ross는 "우리 부품에는 고전압 전기적 고장을 효과적으로 격리하고 방지할 수 있는 재료가 필요했습니다. 세라믹은 우수한 전기 절연 특성을 가지고 있어 이와 관련하여 우리의 엄격한 요구 사항을 충족하는 데 이상적입니다."라고 말했습니다.
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△ThrustMe 항공 우주 부품. ThrustMe를 통한 사진.
우주 세라믹스 3D 프린팅
작년에 프랑스 우주국은 우주 하위 시스템의 최적화에 세라믹 3D 프린팅을 적용하는 방법을 연구하고 있다고 발표했습니다. 특히 연구원들은 3D 프린팅 산화물 세라믹 재료가 우주 추진을 위한 주요 하위 시스템의 설계를 어떻게 개선할 수 있는지 평가했습니다.
이 연구는 최적화된 YAG(Yttrium Aluminium Garnet) 크세로겔이 복잡한 모양으로 3D 프린팅될 때 바람직한 강도 및 크리프 저항 특성을 제공한다는 점을 강조합니다. 따라서 3D 프린팅된 YAG 세라믹은 심우주 탐사를 위한 미래의 터빈 블레이드에 사용되는 금속 합금의 기초를 형성하는 데 사용될 수 있습니다.
또한 국제우주정거장(ISS)에는 MadeIn Space의 세라믹 적층 제조 시설인 Turbo Ceramic Manufacturing Module(CMM)이 장착되어 있습니다. 이 모듈에는 SLA 3D 프린터가 포함되어 있어 미세 중력 환경에서 일체형 세라믹 터빈 구성 요소를 제작할 수 있는 가능성을 보여줍니다. 궤도에서 작동하는 최초의 SLA 3D 프린터라고 합니다.
