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Technion - Israel Institute of Technology 및 PTC ... [+] 소프트웨어가 개발한 3D 프린팅 마이크로터빈 엔진은 내부 구조를 보여주는 단면입니다.

처음에는 파악하기 어려운 산업용 3D 프린팅의 작동 방식 중 하나는 다른 부품 내부에 부품을 만드는 능력입니다. 금속 3D 프린터는 물체를 한 번에 머리카락처럼 얇은 수평 층으로 만듭니다. 사슬 같은 물건을 3D 프린팅한다고 상상해 보세요. 그것은 이미 완전한 원으로 연결되어 구성되어 있습니다. 대조적으로, 전통적인 제조에서는 개별 링크가 먼저 직선이고 그 다음 구부러지고 한 번에 하나씩 결합되므로 속도가 더 느리고 노동 집약적이며 각 링크에 약점이 있습니다. 이는 해군 선박의 닻을 고정하는 체인과 마찬가지로 보석에도 적용되는 아주 오래된 제조 원리입니다.

이미 연결된 체인과 같이 물체를 제작하는 3D 프린팅의 능력은 사물이 항상 제조되는 방식을 혼란스럽게 만들고 있습니다. 이는 엔지니어에게 기존 제조의 한계에서 벗어나 새로운 설계의 자유를 제공합니다.

체인 링크보다 훨씬 더 복잡한 3D 프린팅 부품을 사용하여 이 점을 실현하기 위해 소프트웨어 회사 PTC는 지난 달 매사추세츠주 보스턴에서 열린 회사 제품 출시 행사에서 완전히 3D 프린팅된 일체형 제트 엔진을 선보였습니다.

Iconel로 3D 프린팅된 이 8파운드 마이크로터빈 엔진은 내부 구조를 드러내기 위해 잘라낸 모습으로, 보다 경제적인 UAV의 미래일 수 있습니다.

완전히 조립되어 탄생한 엔진 어셈블리

마이크로터빈 엔진의 무게는 약 8파운드이며 모든 회전 및 고정 부품을 포함하여 단일 구성 요소로 동시에 3D 프린팅되었습니다. 겉으로는 단단해 보이지만 내부는 격자 구조로 되어 있어 무게를 최소화하고 공기와 연료의 흐름을 가능하게 하는 채널을 갖추고 있습니다. 이와 대조적으로 일반적인 마이크로터빈에는 개별적으로 가공된 후 조립되는 33개 이상의 부품이 포함되어 있습니다.

PTC의 CTO인 Steve Dertien은 "이 엔진이 작동하는 데 하우징 외에 다른 구성 요소가 필요하지 않습니다."라고 말합니다. "베어링부터 씰, 냉각까지 모든 것이 설계되었습니다."

PTC는 이 추가 인쇄 엔진이 실제로 이러한 방식으로 테스트되지는 않았지만 다른 마이크로터빈 엔진처럼 작동할 것이라고 말합니다. 비상업적 연구 프로젝트로서 PTC는 이 특정 엔진을 판매할 계획은 없지만 더 가볍고 중간 크기의 UAV와 같은 응용 분야에 보다 저렴한 소형 터빈을 만들려는 회사가 부족하지 않습니다.

PTC는 제품 출시 행사에서 "오늘날 마이크로터빈 엔진에는 많은 값비싼 부품의 복잡한 조립 공정이 필요하며 이로 인해 고객은 공급망 종속성, 제한된 가용성, 제조업체가 조립을 완료하기 위해 적절한 직원 전문 지식을 유지해야 하는 십자선에 직접적으로 놓이게 됩니다."라고 PTC는 말했습니다.

모놀리식 3D 프린팅 마이크로터빈 엔진은 비용을 대폭 절감하고 생산 속도를 높이며 기존에 제조된 엔진으로는 불가능했던 새로운 효율성을 도입할 수 있습니다.

적층 제조라고도 불리는 3D 프린팅을 사용하면 부품을 성형하거나 가공하는 데 도구가 필요하지 않습니다. 약점을 유발할 수 있는 부품을 용접하거나 결합할 필요가 없습니다. 또한 다른 곳에서 부품을 배송하거나 숙련된 인력을 확보할 필요가 없기 때문에 현장에서 주문형 제조가 가능합니다.

Dertien은 "엔진이 단 하나의 장치일 경우 생산 및 교체 비용이 저렴합니다"라고 Dertien은 말합니다. "부품 교체에 대해 생각할 필요가 없습니다. 고장나면 새 부품을 인쇄하세요."

엔진은 인코넬을 재료로 사용하여 EOS(M300 모델)의 금속 레이저 분말층 융합 3D 프린터로 인쇄하는 데 13시간이 걸렸습니다. 인코넬은 매우 강하고 내열성이 뛰어난 금속으로 기계 가공이 매우 어렵기 때문에 전통적인 제조에서는 터빈 엔진의 배기 부품에만 사용되는 경우가 많습니다.

이 특별한 마이크로터빈 엔진은 가능성을 보여주는 상징적인 부품이 될 것이라고 Dertien은 말합니다. "Uber의 목표는 특별하면서도 접근하기 쉬운 일을 하는 것이었습니다."