3D 인쇄 로켓 발사 설정

올 여름 케이프커내버럴에서 테란1 발사가 성공한다면, 상대성 공간 완전히 3D 프린팅된 로켓을 우주로 보내는 최초의 항공우주 제조 회사가 될 것입니다. 얼마 지나지 않아 캘리포니아의 한 스타트업이 발사 장치 SpaceX에서 우주로 부스트를 받은 후 3D 프린팅 로켓 엔진으로 구동되는 Orbiter 위성 플랫폼을 배치할 예정입니다.

적층 제조라고도 불리는 3D 프린팅이 우주 산업에 미친 영향을 과대평가하기는 어렵습니다. 다른 어떤 기술도 그렇게 많은 기업이 이 업계에 진출하여 이렇게 짧은 시간에 그렇게 저렴한 비용으로 차량, 엔진, 로켓을 공급할 수 있게 해주었습니다. 그리고 이제 더 많은 상업적으로 이용 가능한 3D 프린터가 공간에 적합한 부품을 대량 생산하는 작업에 적합하다는 것이 입증됨에 따라 스타트업 로켓 제조업체의 수가 급증할 준비가 되어 있습니다.

예를 들어, 영국에 본사를 둔 항공우주회사 Orbex 는 독일 제조업체인 EOS의 최신 금속 3D 프린터로 제작한 3D 프린팅 로켓이 연말까지 스코틀랜드에서 발사되기를 바라고 있습니다. 그리고 미국의 젊은 로켓엔진 제조사 북두칠성 현재 사용할 수 없는 러시아산 추진 장치를 대체하도록 설계된 새로운 Arroway 추진 엔진에 대한 주문을 받고 있습니다. 또한 사용 가능한 금속 3D 프린터를 사용하여 3D로 인쇄되었습니다.

SpaceX에서 3년을 근무한 Ursa Major의 첨단 제조 및 재료 담당 이사인 Jake Bowles는 “3D 프린팅이 없었다면 우리 회사가 존재할 수 없었다고 생각합니다.”라고 말합니다. "우리의 진화는 XNUMXD 프린팅의 존재 및 성숙도와 밀접하게 연관되어 있습니다."

Ursa Major는 몇 년이 아닌 몇 달 만에 이전보다 훨씬 빠른 속도로 엔진을 시장에 출시하기 시작했습니다. 이는 3D 프린터를 사용한 프로토타입 제작 및 제조를 통해서만 가능했다고 Bowles는 말합니다.

Relativity Space 등이 로켓을 위한 독점적인 3D 프린팅 기술을 개발하는 동안 Bowles는 새로운 상용 3D 프린터를 사용함으로써 Ursa Major가 자체 제작 3D 프린터에 필요한 초기 기술 개발을 거치지 않고도 비용을 통제하고 설계를 신속하게 반복할 수 있었다고 말합니다. .

Bowles는 "우리 팀은 항공우주 및 우주 발사 시장 점유율을 놓고 경쟁이 치열하기 때문에 혁신을 이루는 새로운 3D 프린터 회사를 지속적으로 평가하고 있습니다."라고 말합니다. Strategic Market Research에 따르면 전 세계 항공우주 3D 프린팅 시장 규모는 9.27년까지 2030억 XNUMX천만 달러에 이를 것으로 예상됩니다.

기업들은 Amazon과 같은 기업에 가장 강력하고 유연하며 저렴한 옵션을 제공하기 위해 경쟁하고 있습니다.AMZN
, 글로벌 광대역을 제공하고, 지구상 활동의 고해상도 이미지를 캡처하고, 심지어 초부유층을 위한 개인 우주 정거장 호텔을 설립하기 위해 위성을 궤도에 올리려고 합니다.

3D 프린팅, 우주 상업화 경쟁 가속화

NASA 우주왕복선 프로그램에 비해 발사 비용을 최대 95%까지 절감하는 적층 제조 기술을 통해 로켓 제조업체 간의 치열한 경쟁을 주도하는 궤도에서 더 많은 서비스를 제공할 수 있는 문이 열려 있습니다. Launcher의 회사 슬로건은 "최저 비용으로 우주 어디든지"라는 Walmart 광고와 같습니다.

위성 배치 비용을 수백만 달러 절감하여 최근 미국 우주군으로부터 Launcher 자금을 확보하여 2년 비행 예정인 Launcher Light 발사체용 E-3 2024D 프린팅 고성능 액체 로켓 엔진을 추가로 개발했습니다. 미국 우주군 "Launcher의 E-2 액체 로켓 엔진은 우주군의 핵심 역량이자 우선순위인 전용 소형 발사체의 궤도에 소형 위성을 운반하기 위한 가격을 크게 낮출 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다."

비용을 절감하고 생산 속도를 높이기 위해 Launcher는 EOS와 캘리포니아 기반 Velo3D의 3D 프린터도 사용합니다.

Launcher의 설립자이자 CEO인 Max Haot는 "로켓 엔진 터보 펌프 부품은 일반적으로 주조, 단조 및 용접이 필요합니다."라고 말합니다. “이러한 프로세스에 필요한 툴링은 개발 비용을 증가시키고 설계 반복 간 유연성을 감소시킵니다. Velo3D의 3도 기술 덕분에 회전하는 인코넬 슈라우드 임펠러를 포함하여 터보 펌프를 XNUMXD 프린팅할 수 있는 기능을 통해 이제 각 프로토타입 간 반복을 통해 더 낮은 비용과 향상된 혁신이 가능해졌습니다.”

항공우주 분야의 전통적인 제조 방법을 사용하면 펌프 공급식 산소가 풍부한 단계적 연소 엔진과 같은 제작 및 테스트를 위한 툴링에 12~XNUMX개월의 리드 타임과 막대한 비용이 든다는 이야기를 흔히 듣게 된다고 수석 추진 담당자인 Eduardo Rondon은 말합니다. 또 다른 SpaceX 베테랑인 Ursa Major의 분석가입니다. "적층 제조를 사용하면 테스트 스탠드에 새로운 디자인을 적용하고, 변경하기로 결정하고, 대체 아키텍처에서 작업하고, 인쇄하고, 몇 주 안에 스탠드에 올릴 수 있습니다."

Orbex 3D는 Launcher와 동일한 프린터 유형으로 로켓을 인쇄합니다. AMCM M4K-4 2021년 출시된 EOS의 금속 프린팅 플랫폼. 이 회사는 독일 회사 SLM Solutions의 금속 3D 프린터도 사용했습니다.

3D 프린팅은 스타트업만을 위한 것이 아닙니다

3D 프린팅은 SpaceX가 3년에 2013D 프린팅 SuperDraco 로켓 엔진을 공개한 이후 우주에서 오랜 역사를 갖고 있습니다.

거대 항공우주 에어로젯 로켓다인AJRD
2017년에 Bantam 로켓 엔진 제품군을 재설계한 적층 제조 기능을 최대한 활용하여 전체 설계 및 제조 시간을 65년 이상에서 몇 달로 단축하는 동시에 기존 제조 방법에 비해 비용을 약 XNUMX% 절감했습니다.

"보통 100개가 넘는 부품으로 구성되는 이 엔진은 인젝터 어셈블리, 연소실, 모놀리식 스로트 및 노즐 섹션이라는 세 가지 적층 제조 주요 부품으로만 제작됩니다."라고 회사는 말합니다.

상업용 위성 발사의 또 다른 선구자인 Rocket Lab은 3년에 경량 2017D 프린팅 로켓 엔진인 Rutherford를 처음 출시했습니다. 연소실, 인젝터, 펌프 및 주 추진제 밸브는 모두 3D 프린팅되었으며 이미 27번의 발사에 전력을 공급했습니다. 이번주도 포함해서요.

화요일에, 로켓 연구소 러더퍼드(Rutherford) 엔진은 달로 향하는 NASA 페이로드를 탑재한 뉴질랜드의 Electron 로켓에 동력을 공급했습니다.

NASA와 노련한 발사 베테랑들이 수년 동안 적층 제조를 테스트하고 검증하고 프로그램에 통합했다는 사실에도 불구하고 오늘날의 상업용 3D 프린팅 기술과 고급 금속 합금 재료는 Launcher, Ursa Major 및 Orbex와 같은 회사가 얻을 수 있을 만큼 빠르게 성숙해졌습니다. 더 적은 비용으로 더 짧은 시간에 프로토타입부터 출시까지.

"우리는 첫날부터 3D 프린팅을 중심으로 디자인하고 그것이 제공하는 기능을 활용하기 시작했습니다."라고 Bowels는 말합니다. “이를 통해 우리는 3D 프린팅을 위한 디자인을 최적화하는 방법에 대한 내부 노하우를 구축할 수 있었고, 이를 시장 수요를 충족하기 위해 개발 및 판매해야 하는 새로운 엔진에 적용할 수 있었습니다. 그리고 그 방법을 이미 알고 있으면 시장에 더 빨리 출시할 수 있습니다.”