미 해군, 산업 기반의 부담을 완화하기 위해 잠수함 부품을 3D 프린팅 검토

중요한 컬럼비아급 탄도 미사일 잠수함 프로그램의 가장 큰 위험 중 하나는 산업 기지의 주요 부분의 취약성이다.

3D 프린팅으로 더 잘 알려진 적층 제조법이 이를 해결할 수 있습니다.

이번 주 해군 프로그램 관계자는 미 해군은 수요를 따라가지 못하는 납품업체와 24시간 부품을 제작할 수 있는 적층제조업체를 짝지어 공급을 늘릴 계획이라고 밝혔다. 이러한 노력은 잠수함 산업 기지에서 가장 취약한 부분, 특히 주물, 단조 및 피팅을 하는 회사를 목표로 할 것이다.

전략잠수함 프로그램 집행국장인 매트 서몬은 이 같은 조치가 비록 현재의 작업량을 따라잡기 위해 고군분투하고 있지만 생산률을 높여야 한다는 압력을 없애  - 해군에 부품을 공급하는 유일한 공급원인 - 이들 회사들에게 도움이 될 것이라고 말했다.

오늘날 산업기지는 일년에 버지니아급 공격형 잠수함 2척을 건조하고, 컬럼비아급 잠수함 1척을 건조하며, 함대에서 운용 중인 잠수함을 유지하는 것을 돕고 있다.

그러나 제작 작업량을 약 25% 증가시키는 중간 부분 버지니아 페이로드 모듈로 첫 번째 블록 V 버지니아에서 이미 제작이 시작되었다.  그리고 해군은 2024년에 두 번째 컬럼비아 SSBN을 도입하고 2026년에 매년 1척 생산을 시작할 것이며, 이는 주요 조선소와 그들의 공급기지의 일감이 크게 증가한다는 것을 의미한다. 해군은 매년 SSBN 1척, SSN 2척을 구매하는 시기를 "1+2.5년"이라고 부르기 시작했다.

서몬 집행국장은 미국해군공학회 행사 연설에서 "부품 수요를 줄일 수 없다면 그 분야에서 부품을 가점적으로 제조해 1~2년 후가 되면 주조, 용서, 장착에 대한 수요 신호를 줄일 수 있을 것"이라고 말했다.

오늘날, 해군은 잠수함을 탈 수 있는 개별 부품을 인증한다. 서몬 국장은 해군이 적층 제조에 사용되는 부품보다는 재료와 공정을 검증해야 한다고 주장하면서 부품별 자격은 앞으로 통하지 않을 것이라고 말했다.

그러나 해군은 과거에 이것을 하기 위해 고군분투했다. 항공 프로그램의 경우, 적층 제조 옹호자들은 중요하지 않은 부품을 인쇄할 수 있는 허가를 요청했지만 해군은 허락하지 않았습니다. 항공모함 존 C. 스테니스는 최초의 첨단 제조 연구소를 선내에 유치했지만 레이저 스캐닝과 적층 제조 도구를 사용하여 항공기가 아닌 항모 타격 그룹 소속 선박의 부품을 인쇄했다.

인쇄된 부품을 잠수함에 탑재하는 것은 항공기에 탑재하는 것만큼 위험한 일이며, 두 커뮤니티 모두 공기와 바다 밑의 선원들을 안전하게 보호하기 위한 엄격한 안전 기준을 가지고 있다. 그러나 서몬 국장은 공학계가 이제 동참하고 있다고 말했다. 기술 인증 보유자는 현재 진행 중인 논의의 일환이며, 해군해군시스템사령부 엔지니어링군수국장이 적층제조 우수사례 시연 기업을 현장 방문하기 위해 프로그램실과 동행했다.

그는 "추가적인 제조는 [원자재로 작업하는] 것보다 더 나은 재료와 더 나은 강철을 제공한다"고 말했다. "이것은 복잡하고, 미세 구조는 복잡하며, 우리의 근본적인 관심사를 변화시킨다. 우리는 많은 경우에 비파괴 검사를 하는 방법을 바꿔야 할 것입니다. 나쁘기 때문이 아니라 다르기 때문이다. 그리고 우리는 그것을 이해해야 한다."

잠수함에 인쇄된 부품을 장착하려는 노력은 11월에 시작되었으며, 서몬 국장은 해군이 올해 사용 중인 잠수함에 첫 번째 부품을 설치할 것이라고 말했다.

그는 디펜스 뉴스와의 인터뷰에서 잠수함 유지보수가 필요할 때 공공 조선소에서 계속 사용할 수 없는 '트러블 부품' 목록을 바탕으로 프로그램 사무소에서 인쇄하고 싶은 부품 6개에서 10개의 목록을 가지고 있다고 말했다.

부품을 만드는 공급업체는 프로세스에서 제외되지 않는다. 오히려 그들은 엔지니어링을 돕고 능력이 있다면 인쇄를 할 수 있는 옵션을 가질 것이다. 그러나 서몬 국장은 관련된 대부분의 회사가 그렇지 않다고 말했다. 원래 제조업체가 적층 제조를 스스로 할 수 없다면 해군은 가능한 중소기업과 짝을 이룰 것이다. 

패널 도중 서몬 국장은 적층 제조를 수용함으로써 얻을 수 있는 여러 가지 이점에 대해 언급했다. 첫째, 부품이 충분하지 않으면 시공 또는 수리 일정이 위험에 처할 수 있는 1~2년 동안의 용량 문제를 해결한다.

그러나 장기적으로 볼 때, 그는 공정 과정과 인쇄된 부품의 인증을 통해 해군과 산업계가 적층 제조를 염두에 두고 차세대 SSN(X)을 설계할 수 있을 것이며, 잠재적으로 프로그램의 비용을 절감하거나 더 나은 또는 더 생존 가능한 부품을 생산할 수 있을 것이라고 말했다.