유럽 ​​우주국, 국제 우주 정거장용 고온 FFF 3D 프린터 개발

3월 23일, 유럽 우주국(ESA) 산하 컨소시엄은 국제 우주 정거장(ISS)을 위한 초기 FFF 3D 프린터를 설계 및 제조했습니다. 프로토타입 시스템은 IMPERIAL 프로젝트의 일부로 개발되었으며, 컨베이어 벨트 구성요소를 사용하여 (이론적으로) 부품을 길이에 제한 없이 3D 인쇄합니다. 지난 3월 초 ESA Advanced Manufacturing 세미나에서 이름 없는 3D 프린터의 기능이 시연됐다. 이 제품은 모든 고온 엔지니어링 필라멘트와 호환될 수 있습니다. 참가자들은 현장에서 1.5m 길이의 철골을 만드는 과정을 목격했습니다.

이 프로젝트의 컨소시엄에는 독일 항공우주 회사인 OHB와 Azimut Space, 아일랜드 공화국의 Aslon Institute of Technology, 포르투갈 3D 프린터 공급업체인 BEEVERYCREATIVE가 포함됩니다. "이번 활동을 통해 우리는 3D 프린팅의 주요 한계 중 하나인 부피를 극복하고 고성능 열가소성 수지를 처리할 수 있는 소형 3D 프린터를 사용했습니다." ESA의 재료 전문가인 Ugo Lafont는 설명했습니다. "이것은 대단한 성과이며 이 주문형 제조 공정의 응용 분야를 확장할 것입니다."

국제 우주 정거장

국제 우주 정거장. 사진은 NASA에서 가져온 것입니다.

임페리얼 프로젝트란?

ESA의 초기 MELT 프로젝트가 성공한 후 이 프로젝트는 미세 중력 조건에서 산업용 FFF 3D 프린팅의 가능성을 테스트한 다음 IMPERIAL 프로젝트를 시작했습니다. Project IMPERIAL은 더 많은 조치를 취하고 오늘날의 3D 프린터의 크기 제한을 극복할 수 있는 완전한 공간 제조 시스템을 개발할 계획입니다. 따라서 이 시스템은 결국 국제 우주 정거장의 주문형 제조 및 유지 관리에 사용되어 미래의 장기 우주 비행을 위한 자급자족 공간을 제공할 것입니다.

ESA의 선임 제조 엔지니어인 Adventit Makaya는 다음과 같이 지적했습니다. 미래의 우주 비행 임무를 위한 강력한 능력입니다."

IMPERIAL 프로젝트 이전에 ESA 컨소시엄은 MELT 프로젝트에서 미세 중력 기능이 있는 3D 프린팅 시스템을 개발했습니다. 사진 출처는 BEEVERYCREATIVE입니다.

우주 산업 FFF 3D 프린팅

프린터 자체는 많은 엄격한 기술 요구 사항을 준수해야 합니다. 여기에는 PEEK와 같은 고성능 엔지니어링 폴리머를 인쇄할 수 있고, 지구와 유사한 부품 품질을 유지하면서 미세 중력 조건에서 인쇄할 수 있으며, 한 방향으로 무한히 큰 부품을 인쇄할 수 있는 것이 포함됩니다. 시스템의 소비 전력도 엄격하게 제한되어 있으며 공간에 후처리 시설이 부족하기 때문에 기능적인 인쇄 부품을 시공실에서 직접 사용할 준비가 되어 있어야 합니다. ISS에 성공적으로 통합하기 위해 팀은 3D 프린터를 설계할 때 원자재 가용성도 고려해야 했습니다. 부품 생산 후 남은 스크랩은 최소한 최소화해야 하며 가능하면 완전히 재사용할 수 있어야 합니다.

OHB 프로젝트 매니저인 Antonella Sgambati는 다음과 같이 덧붙였습니다. "고성능 폴리머를 사용하는 FFF는 중력 감소 환경의 영향을 받지 않는다는 것이 사실로 입증되었습니다. 이는 한 방향으로 무제한 길이를 인쇄하거나 배치 생산을 사용하는 것과 같은 새로운 도전을 위한 길을 열어줍니다. 이 프로젝트의 프레임워크는 BEEVERYCREATIVE의 프로토타입 개발 및 테스트에서 새로운 기술 격차를 식별하고 수정하여 이 독특한 성과를 달성하여 지구 밖의 제조 프로세스를 또 다른 단계로 만드는 것입니다."

새로운 Project IMPERIAL 3D 프린터는 1.5m 길이의 강철 막대를 생산하는 데 사용됩니다.

새로운 Project IMPERIAL 3D 프린터는 1.5m 길이의 강철 막대를 생산하는 데 사용됩니다. ESA에서 촬영했습니다.

행성간 우주 비행이 현실에 가까워지면서 우주 적층 제조가 항공 우주 분야의 화두가 되었습니다. 올해 초 엔지니어링 회사인 COSM Advanced Manufacturing Systems는 나사용 금속 EBM 3D 프린터의 최종 개발 및 건설에 착수했습니다. 이 시스템은 우주에서 자동화된 제조 및 구성 요소 유지 관리에 대한 NASA의 요구 사항을 충족하도록 설계되었습니다. Artemis 프로그램을 시작으로 이 시스템은 전체 우주, 달 및 화성 임무에 사용될 것입니다.

다른 곳에서 Brunswick University of Technology와 Hanover Laser Center(LZH)의 연구원들은 최근 처음으로 무중력 상태에서 달의 무거운 암석을 3D로 인쇄했습니다. 실험적인 "MOONRISE" 프로젝트에서 팀은 "MIRA3D" 달 탐사선에 맞춤형 레이저를 설치하고 달의 먼지를 구형으로 녹여 달에서 경제 구조를 제조하는 길을 열었습니다.