적층 제조를 통해 "불가능한" 재료를 가능하게 만드는 방법

NASA는 2014년에 초음속(마하 5, 즉 음속의 5배)으로 스크램제트 추진 비행기의 첫 번째와 두 번째 비행에 성공하여 항공 역사를 만들었습니다. NASA

저는 며칠 전에 AM 기업가와 이야기를 나눴습니다. 저는 그를 밥이라고 부르겠습니다. 그 사람은 똑똑할 뿐만 아니라 대화도 재미있었어요. 많이 웃었고 자신이 하고 있는 일을 분명히 즐겼던 사람.

밥의 일이요? 똑같이 불가능한 재료로 불가능한 부품을 제작합니다. 약간의 조사에 따르면 그가 "불가능한" 길을 여행하는 유일한 사람은 아니라는 사실이 밝혀졌습니다. 그리고 그와 그의 여행 동료들, AM, 그리고 불가능한 재료들로 인해 세상은 10~20년 후에 훨씬 다른 곳이 될 것입니다.

재료를 내화성 금속이라고 합니다. 텅스텐, 몰리브덴, 니오브와 같은 원소입니다. 금속은 너무 강하고 견고하며 내열성이 있어서 가공이 거의 불가능합니다. 그러나 인쇄하는 것은 별 문제가 아닌 것 같습니다.

나는 직접 경험을 통해 이러한 재료를 절단하는 것이 얼마나 형편없는지 알고 있습니다. 예전에는 문에 들어온 모든 니켈 기반 합금, 경화 강철 또는 내화 금속이 즉시 내 기계로 옮겨졌기 때문입니다. (내 상사가 나를 좋아하지 않는 것 같아요.)

그 중 하나가 탄탈륨이었습니다. 이 제품의 녹는점은 3,017°C(5,463°F)로 가스 터빈 엔진 업계에서 선호하는 인코넬 X750보다 두 배 이상 높습니다. 그 당시 나는 그것을 몰랐습니다. 내가 아는 것은 모든 부품에 6개의 인서트를 작업했기 때문에 작업 중에 우리가 완전히 망했다는 것입니다.

반면 Bob은 상대적으로 쉽게 이러한 내화성 재료로 터빈 부품을 3D 프린팅할 수 있는 것으로 보입니다. 사실, 그는 나에게 그 중 일부를 보여주었습니다. 그들은 아름답습니다.

그것이 왜 중요합니까? 저는 가스 터빈 엔지니어는 아니지만, 더 뜨겁게 작동할수록 더 효율적이라는 것을 이해하고 있습니다. 이것이 제조업체가 터빈 블레이드의 냉각 채널을 절단하는 데 많은 시간과 돈을 소비하는 이유입니다. 이를 통해 녹지 않고 더 빠르게 회전하고 더 높은 온도에 도달할 수 있습니다. (터빈 블레이드가 녹으면 나쁜 일이 일어납니다.) 그러나 AM을 사용하면 Bob과 같은 사람들이 아직 꿈도 꾸지 못한 기하학적 구조와 마찬가지로 모든 냉각 채널을 만드는 것이 식은 죽 먹기입니다.

Bob은 NASA와 계약을 맺었습니다. 그들은 다음 스크램제트를 연구하고 있습니다. 성공하면 마하 15, 즉 11,509mph의 속도를 약속합니다. 뉴욕에서 로스앤젤레스까지 12분 만에 비행한다고 상상해 보세요. 샌드위치는커녕 맥주도 마실 시간이 거의 없을 것입니다.

더 중요한 것은 지구 궤도를 달성하는 것이 훨씬 더 저렴해지고 저비용 우주 여행이 현실에 훨씬 더 가까워진다는 것을 의미합니다. 이는 내화 금속의 다양한 응용 분야 중 하나일 뿐입니다.

제가 말했듯이, 3D 프린팅 덕분에 세상은 곧 훨씬 다른 곳이 될 수도 있습니다.