Wire + Arc 적층 제조 공정을 사용하여 성공적으로 제작된 우주 탐사용 티타늄 압력 용기

Thales Alenia Space, Cranfield University 및 Glenalmond Group으로 구성된 팀은 미래의 우주 탐사 유인 임무에 사용될 티타늄 압력 용기의 최초 실물 크기 프로토타입을 성공적으로 생산했습니다.

작품의 높이는 약 1m, 무게는 8.5kg이다. 티타늄 합금(Ti-6Al-4V)으로 제작된 이 소재는 크랜필드 대학이 지난 10년 동안 개척한 WAAM(Wire + Arc Additive Manufacturing) 공정을 사용해 증착되었습니다.

디지털 도면에서 최종 구조로 바로 이동할 수 있는 덕분에 WAAM은 두 개의 개별 부품을 단일 부품으로 통합했습니다. 장기간의 단조 작업이 필요하지 않습니다. 기계 가공으로 제거되는 폐기물의 양이 크게 감소했습니다.

기존 방식으로 제조했다면 부품에 최종 질량보다 약 30배 더 많은 원자재가 필요했을 것입니다. WAAM 프로세스를 사용하여 각 항목에 대해 200kg 이상의 Ti-6Al-4V가 절약되었습니다. 이를 더욱 개선할 여지가 있으며 Cranfield는 최종 두께에 더 가깝게 증착하기 위한 혁신적인 방법을 연구하고 있습니다.

WAAM 형상은 Cranfield에서 제조된 후 Glenalmond Group으로 보내져 응력 완화, 레이저 스캔, 기계 가공 및 초음파 방법을 사용하여 검사되었습니다. Agiometrix는 내부 품질 분석을 위한 컴퓨터 단층 촬영(CT 스캔)과 광학 스캐너를 사용하여 Thales Alenia Space를 통해 부품이 기계적 요구 사항 및 사양을 충족하는지 확인하면서 최종 검사를 수행했습니다.

점검 후, 프로젝트 팀은 선박이 운전 기술 및 품질 요구 사항을 충족한다는 사실에 만족했습니다. 팀은 이제 전체 제조 주기를 미세 조정하고, 프로세스의 반복성과 신뢰성을 입증하고, 새로운 접근 방식을 비행에 구현하기 위한 목적으로 두 번째 프로토타입 제작을 진행하고 있습니다. 하드웨어.

영어 Thales Alenia Space의 적층 제조 프로젝트 연구 관리자인 Massimo Chiampi는 다음과 같이 말했습니다. "우리는 절삭 가공을 기반으로 하는 기존 생산 경로에서 일반적으로 리드 타임이 길어지는 탱크를 위한 혁신적인 제조 솔루션을 찾고 있었습니다. 이 프로젝트 덕분입니다. WAAM 기술을 적용함으로써 당사 제품의 경쟁력이 향상됨을 입증했으며, 표준 단조품 조달에 수개월이 소요되는 것과 비교하여 거의 그물 모양의 품목을 단 며칠 만에 제작할 수 있으며 가공량도 더 높습니다. 요구 성능을 포기하지 않고 전체 리드타임을 65% 단축하는 성과를 거두었고, 이는 설계 유연성 측면에서도 이점을 제공하여 프로젝트 후반에 고객 요구에 부응할 수 있게 되었습니다. "

Cranfield University의 수석 연구원이자 WAAM3D의 수석 과학자인 Jialuo Ding 박사는 다음과 같이 말했습니다. "우리는 10년 넘게 WAAM 기술을 개발해 왔으며 이 기술이 이 정도의 상업적 성숙도에 도달한 것을 보니 매우 만족스럽습니다. 우리는 매우 기대하고 있습니다. 새로운 스핀아웃 회사인 WAAM3D를 통해 이 기술을 출시했습니다. 또한 제한된 가공 재고가 있는 부품을 첫 번째 시도에서 완벽하게 처리한 Glenalmond Technologies의 작업에 매우 만족합니다."

Cranfield University의 수석 강사이자 WAAM3D의 CEO인 Filomeno Martina 박사는 다음과 같이 말했습니다. WAAM3D. 이 부분에서는 매우 공격적인 일정으로 주목받는 사용자 사례에서 WAAM3D의 혁신적인 솔루션을 테스트할 수 있는 기회를 제공했습니다. 우리는 Cranfield University에서 달성한 자동화 수준을 매우 자랑스럽게 생각합니다. WAAM3D는 이러한 모든 도구를 다음에서 사용할 수 있도록 할 것입니다. 앞으로 몇 달 안에 산업계에 영향을 미칠 것이며 우리는 이것이 산업용 대규모 적층 제조에 미칠 영향을 기대하고 있습니다."