부품부터 극초음속 비행까지, 미 국방부는 3D 프린팅을 게임 체인저로 보고 있어

적층 제조의 성장은 군의 "게임 체인저"로서, 조류 충돌 후 항공기의 신속한 수리부터 극초음속 무기 개발 가속화에 이르기까지 모든 것을 촉진 할 수 있다고 국방부 고위 관리가 수요일 밝혔다.

국방부 제조 기술 프로그램 사무소의 부국장인 키스 드브리스는 수요일 국방 뉴스 웹캐스트에서 적층 제조가 지난 몇 년 동안 "엄청난 도약"을 이뤘으며 새로운 무기와 부품을 만들 수 있는 새로운 가능성을 열었다고 말했다.

드브리스는 적층 가공이 새로운 시스템을 설계할 때 특히 유용하며, 기존 제조 공정보다 훨씬 빠르게 프로토타입을 제작하는 과정에서 프로그램을 반복할 수 있다고 설명했다.

또한 느린 공급망을 통해 교체 부품이 공급될 때까지 오랜 시간을 기다려야 하는 항공기나 기타 시스템을 수리하기 위한 '일회성' 예비 부품을 만드는 데도 활용되고 있다고 그는 설명했다.

"심지어 적층 가공을 통해 하룻밤 또는 며칠 만에 항공기의 새 충돌을 수리한 사례도 있습니다."라고 드브리스는 덧붙였다.

또한 3D 프린터는 전통적인 방식으로 제작할 경우 일반적으로 오랜 시간이 걸리는 새로운 도구를 빠르게 만들 수 있다고 그는 말했다.

또한 드브리스는 3D 프린터로 제작할 수 있는 물체의 규모도 점점 커져 주택과 같은 구조물 전체를 3D 프린터로 제작할 수 있을 정도라고 말했다.

그는 국방부가 이러한 발전에 주목하고 있으며 이를 적용할 방법을 모색하고 있다고 말했다.

"국방 분야에서 활주로나 격납고 등을 말 그대로 하룻밤 사이에 인쇄할 수 있다는 것은 놀라운 일이 될 수 있습니다."라고 DeVries는 말했다.

적층 제조는 깨지기 쉬운 폴리머에서 더 높은 인장 강도를 가진 재료로 물체를 만들던 초기부터 발전해 왔다. 오늘날 이러한 제조 기술은 특히 강하고 마모에 강한 고엔트로피 금속으로 물체를 만들고, 레이저를 사용하여 고온을 견딜 수 있는 금속을 녹여 더 복잡한 모양을 만들 수 있게 해준다고 DeVries는 말했다.

"이러한 발전은 그 자체로 근본적인 것이었습니다."라고 드브리스는 말했다. "이제 우리는 모퉁이를 돌고 있는 느낌이며, 이 기술을 적용하기에 적합한 제작 부피의 최적점을 찾으려고 노력하고 있습니다."

극초음속 무기는 적층 제조가 유용하게 활용될 수 있는 대표적인 프로그램이다.

예를 들어 일부 극초음속 무기의 핵심인 스크램제트 추진 시스템에는 복잡한 챔버가 필요하기 때문에 제작이 어려울 수 있다고 드브리스는 말했다. 하지만 이러한 부품을 3D 프린팅하면 극초음속 무기 제조업체가 "환상적인 기능을 구현할 수 있습니다."라고 말했다.

적층 제조를 사용하면 복잡한 용접이나 납땜 조인트가 필요 없는 방식으로 고온 금속으로 스크램젯 부품을 만들 수 있다고 드브리스는 말했다. 그는 이러한 접합부가 건전한지 확인하기 위해 테스트를 거쳐야 하지만, 이러한 접합부가 없는 적층 제조로 만든 부품은 이러한 테스트가 필요하지 않다고 말했다.

"적층 제조를 통합할 수 있게 됨에 따라 감산 방식의 기존 제조 방법으로는 불가능했던 복잡성을 제조할 수 있게 되었습니다."라고 드브리스는 말했다. 그는 극초음속 개발이 아직 빠른 프로토타이핑 단계에 있다고 언급했다.

그러나 드브리스는 주조 및 단조와 같은 전통적인 제조 기술은 여전히 그 자리를 지키고 있으며, 국방부와 제조업체는 이러한 기술을 "매우 의도적이고 솔직히 제한된 방식으로만" 적층 제조로 대체하려고 노력해야 한다고 경고했다.

"우리는 [적층 가공]을 툴킷의 도구로 취급하고, 필요한 곳과 가장 가치를 창출할 수 있는 곳에 정확하게 적용하고자 합니다."라고 드브리스는 말했다.