=== 3D 프린팅용 우주선 관련 부품 재료개발===

Mini-Cube, LLC는 초소형 위성인 PocketQube의 개념을 잡고 실행 가능한 제품으로 개발하기 위해 2018년에 설립되었다. 미니큐브의 CEO인 조 래트렐과 그의 팀은 오늘날 사실상 누구나 우주에 도달할 수 있다는 원칙에 따라 이 일을 했다. 그들은 PocketQube 인공위성으로 자원 모니터링을 더 잘 파악하고 대중이 별속에 있을 수 있는 기회 주기를 원하고 있다.

프로젝트
최근 Joseph Latrell과 그의 팀은 Discovery라는 이름의 새로운 1P PocketQube 비행준비를 기반으로 한 새로운 프로젝트를 시작했다.

그는 적층 제조를 통해 전체 위성 프레임 제조를 목적으로 CRP USA에 눈을 돌렸다.

무어스빌(NC)에 본사를 둔 3D프린팅 전문기업 CRP USA는 이탈리아 CRP테크놀로지가 만든 레이저 소성 공정과 Windform® TOP-LINE 강화 복합재료를 이용해 우주 핵심산업 선도기업들에게 첨단 솔루션을 공급하는 경험을 상당 부분 쌓았다.

이 프로젝트의 주요 목표는 이 작은 인공위성에 대한 개념 증명이었다.

Joe Latrell은 “우리는 시각적 관찰용 카메라를 넣기를 원했다. 단지 그것이 가능한지 알아보기 위해서. 만약 이 과정이 효과가 있다면, 우리는 특정 자원을 모니터링하기 위해 PocketQube 인공위성의 별자리 만드는 기술을 사용하는 것을 볼 수 있다. 우리의 경우 그 자원은 물이다.”

조는 “항공우주회사에서 일할 때 로켓 휜 시제품을 만드는 과정에서 처음 사용했다”는 설명처럼 한동안 적층 제조의 팬이었기 때문에 전문 3D 프린팅 업체로 갔다.

Discovery에 대한 연구를 시작했을 때, 나는 무엇이 가능한지, 즉 소형 위성 폼 인자에서 그것을 만드는 데 사용되는 기술에 이르기까지 모든 영역으로 확장하고 싶다는 것을 알았다. 그런 이유로 나는 CRP USA 팀과 스튜어트 데이비스 운영이사를 참여시키기로 결정했다. 그 분야에 대한 그들의 전문성과 경험으로 그 프로젝트의 궁극적인 기술 파트너가 될 줄 알았어!“

도전
주요 난제는 인공위성의 작은 크기와 재료와 관련이 있었다. 왜냐하면 위성 전체를 탄소복합 재료로 만드는 최초의 일이었기 때문이다.

Joe Latrell은 “Discovery는 PocketQube 위성이다. 크기가 내부 부피가50mm x 50mm x 50mm 인 작은 우주선이다. 우리의 특별한 위성은 그 규모로 지구의 자원을 원격으로 감지하기 위해 무엇을 할 수 있는지를 보여주는 것이다. 난제는 전자제품, 카메라, 라디오 시스템을 그 안에 맞추기에는 너무 작다는 것이다.

과제는 매우 어려웠으며 Discovery안에서 Windform® 부품은 미션 크리티컬할 것이다.

Joe Latrell은 “위성 전체가 윈드폼® XT 2.0과 같은 재료로 만드는 것은 이번이 처음이었다. 성능이 모든 것이다. 부품 하나라도 고장나면 우주선은 완전 실패로 끝난다.

그러나 적층 제조 서비스 분야에서 가장 앞선 산업 분야의 핵심 리더들과 함께 오랜 시간 동안 쌓은 경험 덕분에 미국 CRP는 그 도전을 받아들이고 승리했다.

“Joe의 팀은 하나의 작은 꾸러미 안에 많은 것을 넣는 독특한 난제를 가져왔다.” Stewart Davis는 “우리 팀은 Windform®을 사용해본 경험으로 프로젝트를 진전시키는 일을 도울 수 있었다”고 말했다. “새롭고 복잡한 일에 도전하는 것은 CRP USA가 더 발전하는데 핵심이 되었다.”

Discovery 1a의 제조를 위해 Joe Latrell과 CRP USA 직원이 탄소 강화섬유인 Windform® XT 2.0을 사용하기로 결정했다.

Joe의 언급대로 “강도와 사용 편의성 결합이 우리가 소재를 선택하는데 자연스러운 조건이 되었다. 우리는 우리가 Discovery 를 만드느데 적층 제조를 활용하고 싶어하는 것을 알고 있었지만, 우주의 가혹한 환경속에서 작동하게 될 어떤 것을 찾기 어려울 것이라는 것을 이해했다.
Windform® XT 2.0을 발견했고 그 특성을 살펴본 후 간단히 선택했다.”

Windform® XT 2.0은 Windform® TOP-LINE 복합소재 제품군 중에서 기존 Windform® XT 화학식을 새롭게 한 것이다.

Windform® XT 2.0은 인장 강도 +8%, 인장 모듈러스 +22%, 연신율 +46% 증가 등 기계적 특성이 개선된 것이 특징이다. 이러한 기계적 특성은 강성, 낮은 질량 및 매우 매끄러운 표면 마감과 같은 필요한 특성도 달성되었음을 보증한다.

또한 Windform® XT 2.0 – 복합 재료로서 Windform® TOP-LINE은 가장 중요한 우주 기관에서 가스분출 테스트를 통과해서, 우주 임무에 적합하다.

결과 / 테스트
CRP USA는 Mini-Cube용으로 3개의 1P PocketQubes 기능형 프로토타입을 만들었다: 2개는 테스트용, 1개는 비행용.

CRP USA Laser 소성 공정에서 만든 Windform® XT 2.0 Carbon-Cubsite 소재를 가지고 3D 프린터로 제작한 1P PocketQubs 기능성 시제품이 제어 및 테스트 기준을 성공적으로 통과하고 요구사항과 Mini-Cube의 표준을 완벽히 준수하는 최상의 선택으로 입증되었다.
Joe Latrell은 “ 더 많은 테스를 방금 마쳤다. 지금까지 20Kg이상의 로드테스트를 해왔다. 재료 진동시험은 NASA GEVS-7000사양인 지구궤도안에서 진공에 가까운 조건으로 시뮤레이한 상태에서 이루어 졌으며, 온도 시험도 +50c~-40c 조건에서 하였다. Windform® XT 2.0은 모든 시험을 통과했다.”고 말했다.

“다음 단계는 우주궤도에서 시험하는 것이다. 이것이 우리의 과정중 마직막 검증이 될 것이다. 계획은 2020년 2/4분기 어느 날 출시될 예정이다”

출처 : ManufacturingTomorrow

번역 : K-SmartFactory