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3D 프린팅은 로켓 제조업체가 수직 통합 목표를 달성하는 데 도움이 됩니다.

Jun 13, 2023

Launcher의 E-2 로켓이 올해 초 Stennis 우주 센터에서 테스트되었을 때 인상적인 10미터톤의 추력을 생성했습니다. 모든 이미지: 런처

요즘 언론은 인공위성을 궤도에 올리거나 사람을 달과 그 너머로 데려가기 위해 적층 가공된 연료 분사 장치, 추진제 탱크, 엔진 노즐 및 엄청나게 복잡한 로켓 부품의 셀 수 없이 많은 사례에 대한 이야기로 가득 차 있습니다.

Tim Berry와 그의 팀은 이러한 많은 이야기에 참여하고 있습니다. Berry는 로켓 및 위성 전송 차량/호스팅 페이로드 플랫폼을 개발하는 Launcher의 제조 책임자입니다.

지난 4월, 캘리포니아주 호손(Hawthorne) 회사의 3D 프린팅 E-2 액체 로켓 엔진은 첫 번째 테스트 발사에서 인상적인 10미터톤의 추력(22,046lbs.), 288s의 해수면 ISP 및 97.5% c*를 생성했습니다. NASA의 스테니스 우주 센터에서. (특정 충격량(ISP 또는 Isp로 약칭) 및 특성 속도(c*)는 로켓 엔진 효율의 척도입니다.)

Click " target="_blank">Stennis 우주 센터 테스트 비디오를 보려면 여기를 클릭하세요.

또한 Launcher의 Orbiter 전송 차량/호스팅 페이로드 플랫폼 또는 우주 예인선은 올해 말 SpaceX의 Falcon 9 Transporter-6 탑승 공유 발사를 통해 궤도에 도달할 예정입니다. 예인선의 대부분은 3D 프린팅으로 만들어졌습니다.

Berry는 자신을 금속 3D 프린팅의 가장 큰 팬 중 한 명이라고 생각합니다. 그러나 그는 필요에 따라 보다 전통적인 제조 기술을 선호하는 방향으로 전환하는 것을 두려워하지 않으며 그 반대도 마찬가지입니다.

"예를 들어 대괄호는 던지기입니다"라고 그는 말했습니다. "따라서 기계 공장의 용량이 초과되면 3D 프린터 중 하나로 밀어넣을 수 있습니다. 우리는 사용 가능한 용량과 장비를 최대한 계속 작동해야 하는 필요성을 바탕으로 이와 같은 결정을 내립니다.

"이러한 능력을 갖는 것은 수직적 통합의 장점 중 하나입니다. 그 때문에 우리는 아웃소싱을 거의 하지 않습니다."라고 Berry는 말했습니다.

런처의 가공 및 제작 영역은 많은 상점들이 부러워할 것입니다. 장비 목록에는 CNC 및 수동 선반이 포함됩니다. 3축 및 5축 머시닝 센터; 갠트리 스타일 CNC 밀; TIG, MIG 및 궤도 튜브 ​​용접기; 세척/코팅 라인; 튜브 벤딩 및 플레어링 장비; 그리고 모든 금속 가공 시설에서 볼 수 있는 일반적인 수동 도구 모음입니다.

E-2 엔진의 액체 산소 냉각 챔버는 AMCM 프린터에서 구리 합금으로 된 일체형으로 인쇄되었습니다. Launcher는 Velo3D Sapphire 기계에서 동축 인젝터를 인쇄했습니다.

이 회사는 이 모든 장비를 사용하여 로켓 부품을 결합하고, 테스트 스탠드와 조립 고정 장치를 만들고, 연료 라인과 배기 시스템을 제작하고, 수많은 금속 3D 프린팅 부품을 마무리 가공합니다.

"우리는 부품을 만드는 데 사용하는 와이어 EDM도 있지만 대부분의 시간은 빌드 플레이트에서 3D 프린팅 부품을 제거하는 데 소비됩니다."라고 Berry는 덧붙였습니다.

Berry는 Launcher 하드웨어의 70%가 3대의 LPBF(레이저 분말층 융합) 기계 중 하나에서 처음 인쇄된 것으로 추정합니다. Velo3D의 Sapphire 3D 프린팅 시스템 한 쌍이 있습니다. 하나는 Orbiter 우주 예인선을 위한 인코넬 718 터보 펌프 구성 요소와 조각 부품을 제작하는 데 전념하고, 다른 하나는 24시간 내내 티타늄 추진제 탱크를 "크랭크 아웃"합니다.

"9번째 빌드마다 엔진을 고정하는 추력 구조를 인쇄합니다"라고 그는 덧붙였습니다.

Launcher의 세 번째 프린터인 EOS M300은 스위치 히터입니다. 티타늄, 알루미늄, 구리 부품을 번갈아 생산하며 가까운 시일 내에 저렴한 내화 금속과 고강도 알루미늄 합금을 프린팅하는 데 사용될 수도 있습니다.

네 번째 LPBF 프린터가 곧 출시될 예정입니다. EOS 그룹 자회사 AMCM GmbH가 구축한 M4K라는 대형(450 x 450 x 1,000mm) LPBF 시스템입니다.

Berry는 "저희 회사 CEO이자 창립자인 Max Haot가 M4K에 영감을 주었습니다."라고 말했습니다. "그는 여러 개의 작은 부품을 프린트한 다음 납땜하거나 볼트로 결합하는 다른 엔진 제작자와 동일한 접근 방식을 원하지 않았습니다. Max와 수석 디자이너인 Igor Nikishchenko는 더 큰 단순성을 위해 모놀리식 구조를 원했습니다. 강력함과 신뢰성 덕분에 그는 EOS와 협력하여 맞춤형 대형 시스템을 개발했습니다."

Click " target="_blank"here to watch a video of the Stennis Space Center test. Launcher's Tim Berry considers himself one of metal 3D printing's biggest fans. But he's also unafraid to switch gears as needed in favor of more traditional manufacturing technologies—and vice versa. "You don't want to design yourself into a corner where it becomes necessary to use a super-expensive metal like GRCop unless you absolutely need it."—Tim Berry, Launcher/strong>