적층 제조 (3D 프린팅) (Additive Manufacturing (3D Printing))

적층 제조란?

적층 제조(AM), 일반적으로 3D 프린팅이라 불리는 이 공정은 디지털 파일에서 재료를 층별로 증착, 융합 또는 경화하여 3차원 물체를 구축합니다. 절삭 가공이 고체 빌릿에서 재료를 제거하는 것과 달리 AM은 필요한 재료만 쌓아 올려 항공 등급 티타늄과 니켈 초합금 같은 비싼 재료의 낭비를 극적으로 줄입니다.

작동 원리

항공우주에서 사용되는 주요 AM 공정은 다음과 같습니다:

• 선택적 레이저 용융(SLM) / 분말 베드 융합: 고출력 레이저가 불활성 분위기에서 금속 분말 입자를 층별로 융합합니다. 터보팬 엔진의 티타늄 및 인코넬 터빈 부품에 사용됩니다.
• 직접 에너지 증착(DED): 레이저 또는 전자빔이 증착되는 와이어 또는 분말 공급 원료를 용융하여 대형 구조 수리와 거의 최종 형상의 블랭크를 가능하게 합니다.
• 스테레오리소그래피 / 폴리머 압출: 객실 내장 브래킷, 덕트, 공기역학적 표면의 시제작에 사용됩니다.
• 바인더 제팅: 기존 합금 부품 주조를 위한 복잡한 모래 몰드의 신속 생산.

핵심 장점에는 기하학적 자유(가공으로 불가능한 내부 냉각 채널), 부품 통합(수십 개의 리벳 조립체를 하나의 인쇄 부품으로 대체), 소량 예비 부품에 대한 공급망 민첩성이 포함됩니다.

항공 분야 응용

GE Aviation의 LEAP 엔진 연료 노즐 — 이전에 20개의 용접 부품 — 이 이제 25% 더 가볍고 5배 더 내구성 있는 단일 AM 티타늄 부품입니다. GE의 GE9X는 300개 이상의 AM 부품을 사용합니다. Airbus는 A320 계열 항공기에 1,000개 이상의 AM 폴리머 객실 브래킷을 설치했습니다. Boeing의 787과 777X 프로그램은 Norsk Titanium이 생산한 AM 티타늄 구조 피팅을 사용합니다.

미래 발전

다음 프론티어는 대규모 구조 AM입니다: 전체 동체 프레임이나 윙박스 리브를 티타늄으로 인쇄하여 다부품 단조품을 대체합니다. 항공사가 물리적 재고 대신 인증된 AM 부품 파일을 보관하는 디지털 인벤토리 개념이 2030년대 초까지 MRO 공급망을 혁명적으로 변화시킬 것으로 기대됩니다.