궤도 내 제조, 금속 3D 프린팅으로 발전

Metal 3D 프린팅 기술은 지난 5년 동안 크게 발전했습니다. 재료 과학, 전달 방식 및 자동화의 진보로 3D 프린팅은 경제 전반에 더욱 널리 퍼졌습니다. 이제 3D 프린팅은 대기권 밖으로 나아갈 준비가 되었습니다. 알아두어야 할 내용은 다음과 같습니다.

3D Printing is Big Business

3D 프린팅 산업은 계속해서 사업을 확장하고 있습니다. BGC 연구원들은 이 산업이 2032년까지 950억 달러 이상의 가치를 초과할 것으로 예측했습니다. 이는 2022년 시장 가치가 180억 달러였던 것에 비해 엄청난 성장입니다. 이제 세계 최고의 우주 탐사팀들이 여행 문제에 대한 해결책을 찾으면서 시장은 새로운 고도에 도달할 준비가 되었습니다.

Metal 3D Printing

오늘날 사용되는 3D 프린팅 방식은 다양합니다. 특히 금속 3D 프린팅은 최근 몇 년간 가장 중요한 업그레이드를 경험했습니다. 금속 3D 프린터는 미리 정해진 패턴대로 가열된 금속을 연속적으로 층층이 쌓은 뒤 냉각시켜 형태를 만들며, 이 방식은 항공기 및 의료 부품에 사용될 수 있는 복잡하고 경량의 제품을 생산할 수 있습니다.

출처 – ESA

Printing in Space

미래의 우주 탐사팀은 자원 부족을 보완하기 위해 이러한 장치를 사용할 필요가 있습니다. 따라서 지구 외 대기 조건에서 3D 프린팅을 연구하는 데 집중적인 노력이 기울여졌습니다. ESA 연구원들은 다양한 중력 힘이 재료와 공정에 미치는 영향을 조사하고자 했습니다.
우주에서 물품을 프린팅하는 것은 인류의 탐사 노력을 새로운 목적지로 급격히 확장시킬 잠재력을 가지고 있습니다. 이러한 장치는 폐기물을 줄이고 유연성을 향상시키며 무게를 낮추는 데 도움이 됩니다. 물론, 우주 프린팅에는 진정한 잠재력에 도달하기 위해 극복해야 할 문제들이 있습니다. 특히, 압력과 중력의 부재는 재료를 층층이 쌓는 것을 어렵게 만듭니다.

First Metal 3D Printing on Space Station

이번 달은 우주 3D 프린팅 분야에 중요한 이정표가 되었습니다. ESA(유럽 우주국)는 국제우주정거장에서 미세중력 상태에서 여러 금속 3D 부품을 성공적으로 프린팅했다고 발표했습니다. 이는 3D 프린팅 산업이 우주 영역에 진출한 최초 사례 중 하나입니다. 현재 EU는 최신 연구를 통해 이 시장을 선도하고 있으며, 산업 혁신의 가능성을 제시하고 있습니다.

The Metal 3D Printer Technology Demonstrator

혁신적인 ESA 연구팀은 이번 테스트를 위해 미세중력 환경에 맞게 설계된 전용 금속 3D 프린터를 제작했습니다. 180kg 무게의 이 장치는 스테인리스 스틸 와이어를 이용해 작은 순차적 층으로 견고한 금속 제품과 도구를 만들며, 이후 강력한 레이저를 통합해 와이어를 가열합니다. 이 레이저는 금속을 액체로 변환시킬 정도로 강력하여, 액체가 용융 풀에 떨어져 프린팅 어플리케이터에 공급됩니다.

Safety Features

이 프린터에 통합된 주요 안전 기능 중 일부는 우주 여행에만 특화되어 있습니다. 예를 들어, 장치는 열이 객실로 빠져나가는 것을 방지하고 흡수하도록 설계된 상자 안에 완전히 밀폐되어 있습니다. 이러한 보호는 연기가 우주선 내부로 퍼지는 것을 방지하여 심우주 탐사자에게 치명적일 수 있는 위험을 차단합니다.

Virtual Monitoring

업그레이드된 3D 프린터의 또 다른 멋진 기능은 지상 관제에서 완전 자동화 및 제어가 가능하다는 점입니다. 승무원은 지상 팀이 모든 기술적 요구를 처리하는 동안 안심하고 작업할 수 있습니다. 우주비행사가 해야 할 유일한 단계는 질소 가스를 개방하여 선내에 적절한 환기가 이루어지도록 하는 것입니다.
이 제어 방식이 중요한 주요 이유 중 하나는 특정 연구원이 계속 작업할 수 없더라도 장기간 우주 여행을 가능하게 하기 때문입니다. 지상 팀은 필요 시 살아남은 승무원에게 적절한 물류와 재료 지원을 제공할 수 있습니다.

Testing

테스트 과정의 일환으로 지구에서 4개의 부품이 설계되어 우주정거장 프린터로 전송되었습니다. 전체 규모의 3D 프린팅 과정은 지상 관제팀에 의해 성공적으로 시작, 제어, 모니터링 및 검토되었습니다. 프린팅된 부품은 현재 추가 테스트를 위해 이동 중입니다.
특히, 4개 중 2개는 유럽 우주비행사 센터와 덴마크 기술대학(DTU)으로 보내집니다. 나머지 두 개는 네덜란드 ESTEC에 있는 유명한 재료 및 전기 부품 연구소에서 테스트됩니다. 여기서 지상에서 프린팅된 버전과 비교하여 품질, 내구성, 일관성 및 향후 임무에 영향을 미칠 수 있는 기타 요소들을 검토합니다.

3D Printer Install

고급 금속 3D 프린터의 또 다른 멋진 측면은 모듈식 설계입니다. 이 프린터는 콜럼버스 모듈 내 유럽형 드로우 랙 마크 II에 직접 장착될 수 있도록 설계되었습니다. 이 접근 방식은 모든 호환 가능한 우주 기관에서 사용할 수 있도록 준비된다는 의미입니다. 특히, 설치를 담당한 ESA 우주비행사는 안드레아스 모겐센(Andreas Mogensen)입니다.

International Space Station

2000년 11월에 발사된 국제우주정거장(ISS)은 국제 협력의 상징입니다. 이 거대한 460톤 우주선은 6개의 생활 구역과 완전한 체육관을 갖추고 있으며 길이는 약 100야드에 달합니다. 특히, 이 과학 실험 플랫폼은 하루에 16번, 시속 28,800km의 놀라운 속도로 지구를 공전합니다. 이 속도 덕분에 승무원은 하루에 16번 일출을 경험할 수 있으며, 우주정거장의 360도 파노라마 창문을 통해 이 숨막히는 순간을 감상할 수 있습니다.

Scientific Research Activities

오늘날 ISS는 우주에서 새로운 기술을 연구하고 테스트하는 데 필수적인 역할을 합니다. 부유 실험실은 장기간 미세중력 환경에서 물품을 시험할 수 있는 독특한 장소를 제공하며, 발사 이후 수천 건의 실험과 테스트가 수행되어 현재도 장기간 미세중력 경험을 제공하는 몇 안 되는 장소 중 하나입니다.

Checking Quality in Low Gravity

이러한 테스트가 미래 탐사에 중요한 이유는 연구자들이 우주에서 금속 3D 프린팅이 어떻게 작동하는지에 대한 데이터가 제한적이기 때문입니다. 정상 중력 상황에서는 장치가 복합 재료를 쉽게 층층이 쌓을 수 있지만, 미세중력, 난기류 및 기타 조건에서는 이 과정이 더 어려워집니다.
연구자들이 테스트하고자 하는 핵심 측면 중 하나는 프린팅된 장치가 지상에서 만든 대비 얼마나 내구성을 가질 수 있는가입니다. 그들은 미세중력 조건이 특히 층층이 쌓는 과정에서 금속 재료에 부정적인 영향을 미칠 수 있는지 확인하고자 합니다. 따라서 이 프린팅된 부품들의 최종 검토에 대한 기대가 큽니다.

Advantages of Metal 3D Printers in Space

우주에서 이미 금속 3D 프린터가 운영되고 있다는 사실은 충격적인 발견이었습니다. 이러한 장치들의 이점이 너무 커서 수년간 우주 기관과 3D 프린팅 기업들은 최소 중력에서 물품을 만드는 복잡성을 풀기 위해 협력해 왔습니다.
특히 3D 프린팅의 주요 장점 중 하나는 필요한 물품을 현장에서 바로 제작할 수 있다는 점입니다. 이는 우주 여행자에게 최선의 선택이 될 것입니다. 우주 탐사 TV 시리즈와 달리, 승무원이 행성에 착륙해 보급품을 받는 경우는 거의 없습니다. 대부분의 경우, 우주비행사는 선내에 있는 자원을 활용해 필요를 충족시켜야 합니다. 여기 몇 가지 추가적인 이점을 소개합니다.

Lower Weight/cost

우주로 1파운드(약 0.45kg)를 운반하는 비용은 수천 달러에 달합니다. 따라서 렌치, 드라이버와 같이 자주 필요하지만 항상 필요하지는 않은 저기술 수리 도구에 대한 예산이 부족합니다. 3D 프린팅은 로켓으로 물자를 운반하는 것보다 빠르고 비용이 적게 드는 실용적인 대안을 제공합니다.

New Tool Design

이 금속 3D 프린터의 또 다른 놀라운 장점은 새로운 도구와 기기를 발명함에 따라 즉시 제작할 수 있다는 점입니다. 미래의 우주 여행자는 희귀하고 상상하기 어려운 환경을 다루기 위해 맞춤형 도구가 필요할 가능성이 높습니다. 금속 3D 프린터는 이러한 승무원들이 유연하게 대응하고 임무 수행에 필요한 도구를 제작하도록 해줄 것입니다.

Reduce Waste

아이러니하게도, 쓰레기 처리 문제는 미래 우주 여행 운영에서 가장 중요한 요소 중 하나입니다. 지구와 달리, 길가에 쓰레기를 버리고 자연스럽게 분해되기를 기대할 수 없습니다. 우주 쓰레기는 위성, 우주선 및 우주비행사를 포함한 민감한 장비에 심각한 위험을 초래할 수 있습니다. 안타깝게도 저궤도는 이미 우주 쓰레기로 가득 차 있습니다. 3D 프린팅은 폐기물을 줄이는 데 기여함으로써 우주 쓰레기 발생을 방지할 수 있습니다.
Advanced metal 3D printers could be used to melt down already produced items and reuse their material to make other devices. Imagine an astronaut using a wrench before melting the item back down and printing it into another valuable tool required to complete the task. This vision eliminates needless waste and opens the door for safer space travel in the future.
고급 금속 3D 프린터는 이미 제작된 물품을 녹여 그 재료를 재활용해 다른 장치를 만드는 데 활용될 수 있습니다. 예를 들어, 우주비행사가 렌치를 사용한 후 이를 다시 녹여 다른 중요한 도구로 프린팅한다면, 불필요한 폐기물을 없애고 미래의 안전한 우주 여행을 위한 길을 열게 됩니다.

Researchers

ESA의 연구원들인 로브 포스테마(Rob Postema), 세바스티앙 지롤(Sébastien Girault) 등 여러 저명한 엔지니어들이 이번 테스트를 수행했으며, 이 프로젝트는 Airbus의 자금 지원 덕분에 가능했습니다. Airbus는 세계 최고의 자동화 기업 중 하나이며 EU 내에서 선두 주자입니다.

The Future of Metal 3D Printing

금속 3D 프린팅의 미래는 밝아 보입니다. 최근의 진보와 AI 통합이 지속적으로 기술 및 재정적 장벽을 낮추고 있습니다. 특히 일부 연구자들은 주거, 도구, 예비 부품, 심지어 인간 장기까지 프린팅하는 미래를 전망하고 있습니다.

Companies Pioneering 3D Printing

3D 프린팅 산업은 단순히 프린터 제조업체만을 의미하지 않습니다. 많은 기업이 고급 3D 프린팅 제품을 전문으로 하고 있습니다. 필라멘트 공급업체, 디자이너, 소프트웨어 개발자 등 다양한 구성 요소가 서로 협력해 3D 프린팅 통합을 촉진합니다. 다음은 우주에서의 3D 프린팅 최신 연구에서 혜택을 받을 수 있는 몇몇 기업입니다.

1. Desktop Metal

Desktop Metal은 세계 최고의 3D 프린팅 하드웨어 공급업체 중 하나입니다. 이 회사는 2015년에 설립되어 당시 3D 프린팅 산업의 구성 요소들을 통합하는 것을 목표로 했습니다. 특히, Google Ventures, BMW, Ford Motor Company (F ) 등 주요 투자자로부터 4억 3,800만 달러의 자금을 확보했습니다.

This Massachusetts-based manufacturer designs both metal and carbon fiber 3D printers for industrial clients. Currently, it has customers across major auto and aerospace firms. As such, the company has seen considerable recognition including being listed on MIT Technology Review’s 50 Smartest Companies and support from the World Economic Forum.

The DM stock is considered a good buy due to the company’s positioning in the market and the expansion of the metal 3D printing sector. These factors coupled with the project’s strong backing make Desktop Metal a smart addition with potential.

2. Eastman Chemical Company

EMN 가격 차트

Eastman Chemical (EMN ) Company는 3D 프린팅에 필요한 화학 물질 및 기타 재료를 제공합니다. 이 기업은 1920년 조지 이스트먼(George Eastman)에 의해 설립된 이래 산업 고객에게 고품질 서비스와 제품을 제공해 왔으며, 오늘날에도 시장을 선도하는 기업으로 남아 있습니다.
Notably, Eastman Chemical Company has received multiple accolades for its past accomplishments. For example, in 2013, the American Chemistry Council (ACC) awarded it with the coveted “Responsible Care Company of the Year “award. These factors make Eastman Chemical Company a smart addition to any balanced portfolio.

Advanced Metal 3D Printing – A Tech Ready for Deployment

금속 3D 프린팅이 우주 여행자와 접근이 어려운 지역에 이상적인 선택인 이유는 많습니다. 거의 무한에 가까운 디자인을 제작·생산할 수 있는 능력은 이러한 도구를 모든 작업에 귀중한 자산으로 만듭니다. 앞으로 재료와 공정의 추가 개선으로 3D 프린터 가격은 계속 하락할 것이며, 따라서 3D 프린팅 산업에 대한 최신 정보를 유지하는 것이 미래의 더 많은 기회를 잡는 데 현명합니다.

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