항공과 방산에서 3D프린팅을 검토하면 곧 벽을 만납니다. 부품이 잘 나오느냐가 아니라 그것을 어떻게 증명하느냐입니다.
다른 산업에서는 부품이 제 역할을 하면 끝입니다. 여기서는 하나가 더 붙습니다. 어떤 소재로, 어떤 장비에서, 어떤 조건으로 만들었는지가 서류로 남아야 합니다.
이 차이를 먼저 잡고 시작하시면 헛걸음이 줄어듭니다.
무엇을 증명해야 하나
요구는 발주처와 부품 등급에 따라 다릅니다. 다만 공통으로 걸리는 항목이 있습니다.
| 항목 | 무엇을 남기나 |
|---|---|
| 소재 추적 | 어느 로트의 소재를 썼는지 |
| 공정 기록 | 출력 조건과 장비 상태 |
| 장비 이력 | 점검·보정 기록 |
| 검사 성적 | 치수와 물성 측정값 |
| 작업자 | 누가 어느 단계를 맡았는지 |
범용 소재와 데스크탑 장비로는 이 요구를 맞추기 어렵습니다. 소재에 로트 번호가 없고, 출력 조건이 기록으로 남지 않기 때문입니다.
산업용 장비가 필요한 이유가 여기 있습니다. 무엇이 다른지는 스트라타시스 산업용 3D프린터, 언제부터 필요한가에 정리했습니다.
검사 성적서는 3D프린팅 부품 검수, 치수 측정과 성적서에, 같은 조건을 반복해서 맞추는 방법은 3D프린팅 반복 생산에 있습니다.
소재부터 정해집니다
항공에서 쓰이는 3D프린팅 소재는 범위가 좁습니다. 인증 이력이 있는 소재로 한정되기 때문입니다.
| 소재 | 특징 | 쓰는 곳 |
|---|---|---|
| ULTEM 9085 | 난연·내열·강도 | 기내 부품, 덕트 |
| ULTEM 1010 | 더 높은 내열 | 엔진 주변 |
| PEEK | 금속 대체 수준 | 구조 부품 |
| 나일론 CF | 경량 고강성 | 지그, 비구조 부품 |
| 티타늄 | 금속 구조재 | 하중 부품 |
ULTEM 9085가 항공에서 가장 널리 쓰입니다. 난연 요구를 맞추면서 무게를 줄일 수 있기 때문입니다.
고온 소재를 금속 대신 쓴 사례는 ULTEM·PEEK 3D프린팅, 금속 대신 쓸 때에, 난연 요구는 난연 부품을 3D프린팅할 때 확인할 것에 정리했습니다.
금속 부품은 금속 부품, 3D프린팅·CNC·주조 중 무엇으로 만드나를 보시면 판단 순서가 나옵니다.
인증 부담이 없는 곳부터 시작합니다
항공기에 올라가지 않는 부품이 많습니다. 여기서는 인증 절차가 걸리지 않습니다.
| 쓰는 곳 | 얻는 것 |
|---|---|
| 조립·정비 지그 | 작업 위치를 잡습니다 |
| 검사 게이지 | 치수를 빠르게 확인합니다 |
| 보호 커버 | 정비 중 부품 손상을 막습니다 |
| 전용 공구 | 손이 안 닿는 곳에 씁니다 |
| 훈련용 모형 | 실물 없이 교육합니다 |
효과가 바로 보이고 실패해도 손실이 작습니다. 지그 사례는 현장 지그를 3D프린팅으로 바꾸면에, 대형 지그는 FDM으로 대형 위치 결정 지그를 한 번에 만든 사례에 있습니다.
검사 게이지는 검사 게이지를 3D프린팅으로 만드는 경우를 보시면 됩니다.
실제로 항공기에 올라간 사례
기내 비구조 부품은 승인을 거쳐 실제 운항에 쓰입니다.
C-17 수송기 부품을 3D프린팅으로 바꿔 1만 달러짜리를 1,200달러에 만든 사례가 있습니다. 소재를 한 번에 정하지 않고 단계적으로 검증했고, 부품 승인과 항공기별 기록을 나눠 관리했습니다.
자세한 진행 과정은 FDM C-17 부품, 비용을 88% 줄인 사례에 정리했습니다.
여기서 볼 점은 금액이 아니라 순서입니다. 소재를 정하고, 승인을 받고, 기록 체계를 만드는 순서가 먼저였습니다.
단종 부품이 자주 걸립니다
방산 장비는 운용 기간이 깁니다. 수십 년 쓰는 장비의 부품이 단종되는 경우가 나옵니다.
- 제조사가 없어졌거나 생산을 접었습니다
- 금형이 폐기됐습니다
- 수량이 적어 재생산이 어렵습니다
이때 3D프린팅이 유일한 방법인 경우가 있습니다. 도면이 없어도 실물로 만들 수 있습니다.
같은 사정의 철도 사례는 FDM으로 단종된 열차 부품을 1주 만에 만든 사례에 있습니다. 도면이 없을 때 진행 방법은 도면 없는 부품, 실물만 보내도 제작할 수 있나에 정리했습니다.
경량화가 성능이 되는 곳
무게가 곧 연료이고 항속거리입니다. 격자 구조로 속을 비우거나 여러 부품을 하나로 합쳐 무게를 줄입니다.
- 부품 여러 개를 한 덩어리로 다시 설계합니다
- 하중이 지나는 경로만 남기고 나머지를 덜어냅니다
- 탄소섬유 복합 소재로 강성을 유지합니다
무게가 성능으로 직결되는 사례는 드론 부품은 무게가 곧 성능입니다에, 섬유 강화 소재는 섬유를 섞은 소재는 언제 쓰나에 있습니다.
도면 보안
방산 부품은 형상 자체가 기밀인 경우가 많습니다. 외부 발주 전에 확인하실 항목입니다.
- 비밀유지계약 체결 여부
- 데이터 보관과 폐기 방침
- 작업 인력 범위 — 누가 파일에 접근하는지
- 재하도급 여부 — 다른 업체로 넘어가는지
보안 요구가 강하면 사내 장비 도입을 검토하게 됩니다. 판단 기준은 3D프린터, 사는 게 맞는 경우 3가지에 정리했습니다.
시작하는 순서
- 지상 지원 장비와 지그로 시작합니다. 인증이 걸리지 않습니다
- 효과를 확인한 뒤 단종·소량 부품으로 넓힙니다
- 기내 비구조 부품은 소재 등급과 승인 절차를 먼저 확인합니다
- 구조 부품은 발주처 요구를 정리한 뒤 검토합니다
3번과 4번을 처음부터 노리면 대부분 검토 단계에서 멈춥니다. 인증 절차에 걸리는 기간과 비용이 크기 때문입니다.
