3D시스템즈, 미 국방업체 엘멧과 손잡고 극초음속 비행체 부품 적층 제조 속도 낸다



- 'DMP Flex 350 Triple' 도입… 극초음속 비행체용 핵심 부품 양산 본격화

- 극저산소 공정으로 C103 초내열 합금 품질 확보… 올해 내 적격성 평가 완료 목표

- 항공우주·국방 공급망 안정화 및 현지 생산 체계 구축 기대


글로벌 적층 제조 솔루션 기업 3D Systems(미국 사우스캐롤라이나주 록힐)는 미국 방산 부품 전문 기업 엘멧 테크놀로지스(Elmet Technologies)가 극초음속 비행체용 핵심 부품 생산을 위해 자사의 금속 3D 프린터 'DMP Flex 350 Triple'을 도입했다고 밝혔다.


엘멧은 이번 장비를 활용해 초내열 합금 C103 소재의 적격성 평가와 인증 절차를 올해 안에 완료하고, 이후 극초음속 비행체 부품의 본격적인 양산에 돌입할 계획이다.

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[그림1] 3D Systems의 금속 직접 적층(DMP) 기술로 제작된 대형 열교환기 단면.



8년 공동 개발… C103 적층 제조 공정 완성

엘멧은 지난 8년간 3D시스템즈의 애플리케이션 혁신 그룹(AIG)과 공동 연구를 진행하며 C103 소재의 적층 제조 공정을 개발해 왔다. 이번 협력을 통해 고온 환경에서 사용되는 니오븀 기반 초내열 합금 C103의 최적 공정 파라미터를 확보했다.


C103은 니오븀(Nb)을 주성분으로 하프늄(Hf)과 티타늄(Ti)을 첨가한 합금으로, 극초음속 비행체와 우주항공 부품처럼 극한의 고온 환경에서 높은 성능이 요구되는 분야에 사용되는 대표적인 소재다.


엘멧의 스콧 옴(Scott Ohm) R&D 매니저는 "기존 연구를 통해 확보한 공정 데이터를 기반으로 신규 장비에서도 빠르게 양산 체제로 전환할 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다.


극저산소 기술로 고반응성 금속 품질 확보

이번에 도입된 DMP Flex 350 Triple은 350×350×350mm의 빌드 사이즈와 3개의 레이저를 적용해 생산성을 높인 금속 적층 제조 장비다.


특히 장비 내부 산소 농도를 25ppm 이하(평균 0~6ppm)로 유지하는 극저산소 공정이 적용되어 C103과 같은 고융점·고반응성 금속의 산화를 최소화할 수 있다. 이를 통해 금속 조성의 안정성과 표면 품질을 향상시키고, 분말 재사용률까지 높일 수 있다는 것이 회사 측의 설명이다.


엘멧은 이 장비를 활용해 극초음속 비행체용 대형 열교환기를 우선 생산할 계획이며, 장비와 소재의 적격성 평가를 완료한 뒤 NASA 6030 인증도 추진할 예정이다.


일체형 설계로 공급망 경쟁력 강화

3D시스템즈의 DMP(Direct Metal Printing) 기술은 기존 브레이징(Brazing)과 같은 조립 공정을 줄이고, 복잡한 내부 유로와 얇은 벽 구조를 단일 부품으로 제작할 수 있다는 장점이 있다.


이를 통해 부품 신뢰성을 높이는 것은 물론 리드타임 단축, 제조 비용 절감, 지식재산(IP) 보호, 해외 공급망 의존도 감소 등 다양한 효과를 기대할 수 있다.


3D시스템즈의 마이크 셰퍼드(Mike Shepard) 항공우주·국방 부문 부사장은 "이번 협력은 금속 적층 제조가 항공우주와 국방 분야에서 설계 자유도와 생산 경쟁력을 동시에 확보할 수 있음을 보여주는 사례"라며, "DMP 시리즈의 극저산소 공정은 C103과 같은 고반응성 합금 제조에 최적화된 기술"이라고 설명했다.


미국 국방·항공우주 공급망 확대 기대

엘멧은 자체 소재 기술과 3D시스템즈의 금속 적층 제조 시스템을 결합해 미국 방위산업 공급망 안정화와 현지 생산 체계 구축을 확대해 나갈 계획이다. 툴링 없이 복잡한 금속 부품을 신속하게 생산할 수 있는 적층 제조 기술이 향후 극초음속 비행체와 차세대 항공우주 분야에서 더욱 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.


한편, 3D시스템즈는 세계 최초의 SLA(광경화) 3D 프린팅 기술을 개발한 척 헐(Chuck Hull)이 공동 창립한 기업으로, 현재 의료, 항공우주, 국방, AI 인프라 등 다양한 산업 분야에 적층 제조 솔루션을 공급하고 있다.


출처: www.3dsystems.com



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