[항공우주/국방]안전하게 비행할 수 있는, 이륙할 준비가 된 메탈 프린팅 RF 필터

지난 2년(2015-2016)은 우주항공 산업 분야에서 DMP를 위한 티핑포인트라고 할 수 있습니다.

기술이 점차 프로토타이핑에서 바로 사용할 수 있는 생산파트와 어셈블리를 뛰어 넘었기 때문입니다.



그 시간 동안 Airbus Defence and Space는 큰 성과를 거두기 위해 3D Systems와 협업을 했습니다. 최초의 3D 프린팅 radio frequency(FR)필터가 상업적 원격통신 인공위성에서의 사용을 위해 테스트되고 검증 되었습니다. 


메탈 FR나 waveguide filters는 거의 50여년 전 최고 우주 통신 시스템에서부터 시작 되었습니다. 필터는 교통경찰과 같은 역할을 해 선택된 채널을 통과하게 하고 외부로부터의 신호를 차단 합니다.  

 

업계의 주요 추세는 하나의 위성으로 여러 개의 빔을 위한 용량을 늘리는 것입니다. Airbus Defence and Space 에서 제작한 Eutelstat Ka-SAT와 같은 대용량 위성은 약 500 RF 필터와 600개 이상의 도파관를 탑재하고 있습니다. 이 중 대부분은 특정 주파수를 처리하도록 맞춤 설계 되었습니다.




원격통신 위성은 중량 축소에 대한 항공 산업의 끊임 없는 강조를 잘 보여 줍니다. 지구 정지 궤도에 운송수단을 보내는 것은 킬로그램당 20,000불의 비용이 소요 됩니다. 디자인 혁명과 생산 시간 단축을 계속 하는 것 또한 중요한 일이며, 보통 위성은 10-15년 정도의 수명으로  디자인 됩니다.   


이러한 우선점들이 DMP를 통신 위성을 제작하는데 이상적인 수단으로 만들었습니다. Airbus RF Filter 프로젝트에서 사용된 3D Systems의 ProX DMP 320은 여러 파트를 통합해 제작할 수 있도록 하고 종래의 방식으로는 제작이 불가능했던 형태와 표면마감을 구현을 기능성을 개선할 수 있게 했습니다. 또한 커스텀 디자인의 젲가 시간을 줄이고 비용도 절감 했으며, 재료의 강성은 그대로 유지하거나 더 개선하면서도 무게를 줄였습니다.  




검증된 프린터를 사용한 새로운 애플리케이션


벨기에의 Leuven에 있는 3D Systems 지사는 베타 단계부터 ProX DMP 320을 사용해 왔습니다. 성공적인 프로젝트는 브라켓과 strut end fitting과 같은 우주비행에 적합한 파트를 위한 무게 축소와 파트 통합 등을 포함하고 있었습니다 .Airbus Defense and Space 프로젝트는 RF 필터에 있어 3D Systems Leuvens의 최초 시도 였습니다.  

 

ProX DMP 320은 1년 365일 운영할 수 있으면서, 고정밀도, 고생산성을 자랑합니다. 광범위한 LaserForm 합금(티타늄, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈 크로늄, 코발트 크롬)을 사용할 수 있으며, 고품질과 일관성 있는 물성치를 구현합니다.  

 

교환가능한 제조 모듈은 애플리케이션의 다양성을 증대시키고, 재료 교체에 소요되는 시간을 단축 시킵니다. 제어 버큠 빌드 챔버는 모든 파트가 검증된 재료 물성치, 밀도, 화학적 순도로 제작 될 수 있도록 합니다. 




파격적 디자인 혁신


Airbus Defence and Space FR Filter Project는 몇십년간 눈에 띄게 바뀌는 것이 없었던 항공 파트를 위한 새로운 디자인 혁명을 가능하게 하는 3D 프린팅의 능력을 보여주고 있습니다.  


RF 필터는 전통적으로 표준화된 구성의 라이브러리를 기반으로 디자인 되었습니다. 그 라이브러리는 정사각형 캐비티나 직각의 도파관 교차 섹션과 같은 것을 포함하고 있습니다. 모양과 커넥션은 밀링과 스파크 부식과 같은 전형적인 제조 공정으로 이루어집니다. 결과적으로, RF 필터의 캐비티는 2개반의 볼트와 함께 기계 가공 되어야 하는데, 이 과정에서 무게가 늘고, 생산 중 조립 단계가 들어가야 하며, 추가적인 품질 평가가 필요합니다.  


3D 프린팅을 위한 파트 디자인은 Airbus Defence and Space가 제조 비용을 추가하지 않고도 복잡한 구조의 파트를 제작할 수 있도록 해 주었습니다.


 


 엄격한 테스트의 통과


ProX DMP 320에서 제작한 3개의 알루미늄 샘플은 Airbus Defence and Space의 Stevenage 시설에서 각각 다른 테스트 과정을 거쳤습니다. 

진동, 충격, 온도 및 진공 상태와 같은 조건을 포함하여, 파트가 발사 궤도에서 부딪치게 될 상황과 비슷한 조건으로 테스트 되었습니다. 

세가지 샘플 모두 요구 사항을 충족하거나 초과 되었으며, 전해질 공정을 통해 은도금 처리된 필터로 최상의 성능을 보였습니다. 

 



엄청난 ROI 잠재력


이제, 프로세스가 검증되었고 파트는 Airbus Defense and Space가 세운 우주비행 표준의 최고 조건을 충족 시켰고, 3D 메탈 프린팅의 

투자 잠재력에 대해 생각해볼 수 있게 되었습니다. 

프로젝트는 신속한 처리시간, 생산 비용 절감 및 50%의 경량화와 같이 CFO의 눈에 보일 수 있는 투자 수익(ROI)를 제공 했습니다