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미 공군은 노후화된 전투기 부품을 유지·보수 등의 관리비, 제작 속도, 공급망 대응 등의 한계에 부딪혀 많은 어려움을 겪고 있었습니다.
이러한 어려움을 해결하기 위해 미 공군은 어떠한 방법을 찾아냈을까요?
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Stratasys Origin One
바로 Stratasys Origin One의 적층 솔루션으로 그 해결책을 강구해 냈습니다. Stratasys Origin One 3D 프린터를 이용하여
기존의 C3175-9J 유압 라인클램프(F-16전투기에 사용되는 부품)를 최적화한 버전으로 엄격한 항공 우주비행 기준을 충족하는 제품을 생산하게 되었습니다.
「노후화된 전투기 부품에 대한 지속적인 유지 보수」
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미 공군이 기존 제조 방식을 통해 노후화된 전투기 부품을 유지 관리하는 경우 비용, 속도, 공급망 대응력 등의 어려움에 점점 더 부딪히게 됩니다.
담당 부서에서는 전투기 비행 고도를 높게 유지하는 편대를 현대화하기 위한 혁신적인 엔지니어링 솔루션을 찾고 있던 중
2020년에 C3175 유압 라인 클램프 제품의 손쉽고 신속한 제작을 위해 창의적인 3D 프린팅 솔루션을 제안하는 공개 대회를 개최했습니다.
공군의 F-16 전투기, 랜딩 기어 캐비티와 같은 영역에서 사용되는 클램프는 진동, 환경 속 화학 물질 및 열 순환에 장시간 노출되어 자주 고장납니다.
기존에 이러한 클램프는 독성 포름알데히드를 배출하는 페놀 재료로 사출 성형되거나 CNC 가공되었습니다.
대회를 통해 담당 부서는 솔루션을 찾게되었습니다. 바로 Origin One의 P3 기술입니다.
엔토폴로지(nTopology)와 스트레스 엔지니어링 서비스(Stress Engineering Services)에
C3175-9J 클램프를 위해 새로운 설계 및 제조 솔루션에 대한 협력을 요청했습니다.
이 팀은 Origin One의 P3 기술, 엔토폴로지의 토폴로지 최적화 알고리즘, 스트레스 엔지니어링 서비스의 설계 및 분석에 관한 전문 지식들을
함께 활용하는 것을 목표로 했고, 매일 디자인을 고치고, 프로토타이핑 및 교체품 설계 테스트를 수행하였습니다.
그 결과 엄격한 내공성 요구 사항을 충족하면서도 무게를 줄이는 제조 효율성이 뛰어난 새로운 3D 프린팅 솔루션을 구축하였습니다.
그 기간은 단 2주밖에 걸리지 않았습니다.
「적합한 재료 찾기」
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클램프 반쪽은 공군의 엄격한 비행 요구 사항을 충족하고 UL 94 V-0(10초 이내 연소 중지)를 통과한 헨켈(Henkel)의 혁신적 난연성 재료를 선택했습니다.
화염, 연기, 독성(FST) 등급 포토폴리머 재료인 LOCTITE 3955는 난연성이고 매우 뛰어난 화학적 저항성을 갖추고 있으며
저온부터 고온까지 사용할 수 있는 온도의 범위가 넓습니다. 또한 LOCTITE 3955는 열가소성 재료 고유의 응력 완화 현상을 방지합니다.
솔루션 팀은 Origin One의 고급 소프트웨어를 사용하여 단단한 난연성 재료와 유연한 엘라스토머인 LOCTITE IND402라는
서로 다른 재료로 클램프 두 반쪽을 연결하는 테더를 프린팅 했습니다.
간소화된 다운스트림 조립품을 활용하여 현장에서 클램프를 더 쉽게 설치할 수 있게 되었습니다.
각 조립품 파트는 출처 및 재고 파악을 위한 일련의 번호를 부여했습니다.
Stratasys Origin One은 24분 만에 두 파트로 이루어진 클램프를 54개 생산할 수 있습니다.
이것은 1대의 프린터로 하루 안에 두 파트로 이루어진 클램프를 1,296개 프린팅 할 수 있다는 것을 의미하며,
프린트한 클램프의 후가공은 약 20분이면 완료할 수 있습니다.
플랫폼을 사용하면 소량 또는 맞춤형 생산을 위한 높은 툴링 비용을 줄이고
빠르고 효율적으로 파트를 설계 할 수 있는 혁신적인 기술을 확보할 수 있습니다.
따라서 품질은 높게 유지하면서도 비용은 낮출 수 있게된다는 것을 의미하겠죠!
「수상 경력에 빛나는 최종 제품」
RSO가 주최한 흥미로운 기후 행사인 첨단 제조 올림픽에서
미국 전역의 전문가팀과 OEM 업체들의 치열한 경쟁을 물리치고
오리진, 엔토폴로지 및 스트레스 엔지니어링 서비스로 구성된 팀이 1위를 차지했습니다.
최종적으로 팀에서는 400개 이상의 다양한 파트와 사내 기능성 테스트를 위한 맞춤형 테스트 픽스처를 프린팅 했습니다.
100번의 테스트로 설치, 튜빙 유지, 온도로 인한 공차, 관성 부하 및 취급 하중까지 검토했습니다.
F-16 전투기에 최적화되도록 사용된 클램프 설계 최종 버전 C3175-9J는 파트의 무게는 줄이면서
원래 파트의 강도를 두 배로 높이는 기술력을 자랑했습니다.
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「한 단계 업그레이드된 파트 생산」
Stratasys Origin One은 다양하고 고성능의 재료들로 최종 사용할 파트를 대량 생산할 수 있는 혁신적인 3D 프린터입니다.
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제조업체들은 광중합 P3 기술을 통해 업계 최고 수준의 정밀성, 일관성, 세부 표현 역량 및 기계적 특성을 얻을 수 있을 것입니다.
동급 최고 수준의 반복성과 결합된 높은 처리량을 통해 지연 없이 많은 생산을 처리할 수 있도록
지원하므로 최소한의 재고만을 유지하면서 빠르게 시장에 제품을 출시할 수 있으며 변화에 유연하게 대응할 수 있습니다.
현재 유지 보수에 까다로운 제품들을 관리하는데에 있어서 이전과 비교도 할 수 없을만큼 수월해질 것이라고 생각합니다.
Stratasys Origin One은 아래의 특징을 가지고 있습니다!
▷ 최종 사용 부품 제작에 적합
▷ 다루기 쉬운 재료
▷ 저렴한 리얼리즘
출처 : Stratasys
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