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금속 3D 프린터 제작조건 변화에 의한 금속소재 물성변화연구
Study of Mechanical Property of Metal by Changing the Conditions of Metal 3D Printing Parameter

한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집, 2017 May 31, 2017년, pp.849 - 855  

노용오 ((주)비츠로테크) ,  이병호 ((주)비츠로테크) ,  박순홍 (포항산업과학연구원) ,  한영민 (한국항공우주연구원) ,  배병현 ((주)비츠로테크) ,  김영준 ((주)비츠로테크) ,  조황래 ((주)비츠로테크) ,  현성윤 ((주)비츠로테크) ,  방정석 ((주)비츠로테크)

초록
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우주 발사체의 운반능력을 향상시키기 위하여 고성능 다단연소사이클 엔진의 개발은 필수적이다. 그 중 연소기 헤드는 기체산화제의 유입을 위해 콘 형상으로 되어 있으며, 매니폴드는 매우 복잡한 구조를 가지고 있다. 이러한 헤드는 주조 방식이나 기계가공으로 제작되어 왔다. 기계가공의 한계나 주조재질의 특성과 재료의 한계성을 탈피하여 복잡하고 가공이 어려운 연소기 헤드의 제작 공정을 3D 금속 프린팅 공정을 이용하여 개선하는 기술을 확보하고자 한다. 현재 3D 금속 프린팅을 이용하여 주연소기에 사용할 수 있는 소재의 물성을 파악하고 프린팅 제작조건의 변화를 주는 공정개발을 통하여 더욱 낳은 물성을 확보하고, 이를 바탕으로 연소기 헤드를 제작하고, 접합공정을 개발하여 연소시험을 통해 그 성능을 입증하고 제작공정을 확립하고자 한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The development of a staged combustion cycle engine with higher perfomance is essential to provide higher transport capability of space launch vehicles. The combustor head of engine has a cone-shaped head and its manifold of combustor has a very complicated structure. The head and manifold have been...

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 주연소기 헤드 제작에 사용되는 소재(DNS S31603)를 3D 금속 프린팅 공정을 이용하여 제작 후 기본물성을 파악하였으며, 차후 가능소재로 점쳐지는 DNS S20910소재의 3D 프린팅 가능성도 확인하였다.
  • 일반적으로 3D 금속 프린팅 기술은 금속 powder를 먼저 유입하고 레이저 또는 전자빔의 열원을 이용하여 용융, 고화, 이송의 형태를 이용하여 제품을 제작하는 3D Selective Laser Sintering(SLS) 방식과 Direct Metal Deposition(DMD) 방식이 대표적이다. 본연구에서는 항공우주 발사체의 다단연소사이클 엔진의 주연소기 헤드 부품을 3차원 적층 방식으로 제작하는 공정개발을 연구 목표로 하였으며 이에 대한 공정의 선정, 공급되는 Source의 선정, 기계적 특성 및 물성을 향상시키기 위한 공정 및 소재의 다양화 연구를 목표로 하였으며 이를 통해 항공 우주 부품에 사용가능한 공정의 개발을 목표로 하고 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
3D 프린팅 기술은 언제 최초로 개발되었는가? 3D 프린팅 기술은 1981년 최초로 개발된 이후 [1] 2000년대 초반까지 단순히 제품 모형 및 시제품 제작등 일부 분야에 국한되어 사용됐으나 최근 들어 기술발전 및 경제성 확보의 이유로 다양한 사업 분야에 적용되고 있으며, 특히 고부가가치의 기능성 부품제조에 활용되고 있다.
3D 적층 제조 기술이 매력적인 이유는 무엇인가? 그러나 3D 적층 제조 기술은 엔지니어가 설계한 그대로를 만들 수 있기 때문에 기존 전통공정에서 만들 수 없는 어떠한 제품도 제작이 가능하다. 특히 해외 우주 산업체들의 경우 프로토 타입이나 시제품 생산시 필요한 금형 비용을 대폭 줄일 수 있어 도전적인 제품개발이 가능한 것도 큰 매력이다. 미국의 Rocket Lab은 뉴질랜드에서 로켓개발을 진행하며 AM기술을 적극적으로 도입하여 저비용화를 실현했다고 한다.
3D 프린팅 기술은 어디에 활용되고 있는가? 3D 프린팅 기술은 1981년 최초로 개발된 이후 [1] 2000년대 초반까지 단순히 제품 모형 및 시제품 제작등 일부 분야에 국한되어 사용됐으나 최근 들어 기술발전 및 경제성 확보의 이유로 다양한 사업 분야에 적용되고 있으며, 특히 고부가가치의 기능성 부품제조에 활용되고 있다.
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