나사(NASA)는 최근 플로리다의 케이프 커내버럴 우주기지에서 3D 프린팅 부품으로만 만들어진 시험용 로켓을 발사했다고 밝혔다. Relativity Space Terran 1이라고 불리는 로켓은 높이 30m, 폭 2,2m였습니다.
3D 프린팅은 다층 재료를 사용하여 물체를 만드는 적층 제조의 한 형태입니다. 3D 프린팅을 이용하여 건물이나 다리와 같은 물체를 만드는 데 다양한 재료가 사용되었습니다. 지난해 인도의 한 우주 스타트업은 이 기술을 이용해 만든 고체 로켓 엔진을 시험 발사했다.
Space Terran 1은 더 나아가 이 기술을 사용하여 다양한 부품을 인쇄할 뿐만 아니라 NASA에서 개발한 합금을 시작 재료로 사용했습니다.
1980년대 후반에 NASA는 저궤도에서 여러 번 발사할 수 있는 로켓 엔진을 개발하려고 했습니다. 당시 우주왕복선 주엔진 연소실 라이너까지 ~회 임무를 마치고 교체했다. 대신 우주국은 훨씬 더 내구성이 뛰어난 재료를 개발하기를 원했고 판도를 바꾸는 개발 프로그램을 시작했습니다.
이름을 딴 NASA 연구 센터 클리블랜드의 Glenn은 이러한 목적을 위해 구리 기반 합금 제품군을 개발했으며, 이는 Glenn Research Copper 또는 간단히 GRCop으로 알려지게 되었습니다. 고강도, 열 전도성 및 낮은 주기 피로에 최적화된 GRCop은 구리, 크롬 및 니오븀을 사용하여 제조되었습니다. 새로 개발된 합금은 기존 합금보다 40% 더 높은 온도를 견딜 수 있으며 높은 내크리프성(고온에서 더 큰 하중과 변형을 견딜 수 있는 능력)을 가지고 있습니다.
합금은 수년에 걸쳐 개선되었으며 1980년대 개발을 주도한 David Ellis는 새로운 응용 분야를 탐색했습니다. 또 다른 최근 프로그램에서 연구원 그룹은 적층 제조 기술과 잘 작동하는 것으로 밝혀진 GRCop-42를 만들었습니다.
레이저 분말 확산이라고 하는 그러한 방법 중 하나에서 3D 모델은 디지털 방식으로 얇은 층으로 절단된 다음 분말 코팅 기계가 GRCop의 얇은 층을 적용하고 서로 위에 융합하여 부품을 완성합니다. 이 제조 방법에서 얻은 강도는 단조 금속에 필적하며 연소실용 노즐 및 냉각 채널과 같은 소형 부품을 만드는 데 사용할 수 있습니다.
DED(Directed Energy Deposition)라고 하는 또 다른 방법은 레이저를 사용하여 고체 물질을 생성하기 위해 분말을 분사하는 용융 수조를 생성합니다. 로봇의 차원적 움직임은 건설 과정을 제어하며, 큰 모양을 만들 수 있지만 세부 사항은 많지 않습니다.
Relativity Space Terran 1 로켓은 이 두 가지 방법의 조합을 사용하여 제작되었으므로 이 기술이 달과 화성에 대한 향후 임무에 사용될 수 있음을 보여줍니다.
불행히도 로켓은 궤도에 진입하지 못했지만 역사상 추락했습니다.
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