회사가 우주 탐사에 혁명을 일으키는 것과 같은 대담한 일을 시작하면 설계 및 제조부터 시작하여 많은 전통적인 프로세스에 대한 책을 버릴 가능성이 높습니다. 행성 자원은 우주의 최전선에 있을 뿐만 아니라 제조 자체의 정점에 있습니다. 이 회사는 3D Systems 기술을 사용하여 복잡한 부품과 어셈블리를 최적화함으로써 부품을 더 가볍게 만들고, 더 빠른 설계 반복을 수행하며, 어셈블리를 하나의 주조 부품으로 통합하여 비용을 절감하고 있습니다.

Planetary Resource의 명시된 임무는 대담합니다 : "인류의 경제적 영향권 내에서 태양계를 가져올 자원 활용을위한 새로운 패러다임을 수립하는 것."

이 회사의 저비용 로봇 우주 탐사 차량은 물과 귀금속 채굴을 위해 지구 근처 소행성을 식별하는 Arkyd 시리즈 우주선입니다. 최초의 시범 우주선인 A3R은 2015년에 발사되어 성공적으로 궤도에 진입했습니다. 두 번째 시연 모델 인 A6는 2016 년 봄에 출시 될 예정입니다. 시리얼 상자 크기의 두 시범 우주선은 항공 전자 공학, 제어 시스템, 소프트웨어 및 소행성 자원을 감지하고 특성화하기위한 센서를 포함한 핵심 기술을 검증하는 데 사용되고 있습니다. 그들은 Planetary Resources의 첫 번째 본격적인 생산 선박 인 Arkyd 100, 200 및 300 시리즈의 무대를 마련하고 있습니다.Arkyd 100, 200 및 300은 시연 항공기의 약 두 배 크기이며 질량은 11-15 킬로그램 (24-33 파운드)입니다. 그들은 더 큰 기본 탑재량으로 우주로 타고 갈 수 있을 만큼 충분히 작으며, 조건이 허락할 때 우주 정거장에서 궤도로 보내집니다.

낭비되는 공간 제로

Planetary Resources는 Arkyd 우주선이 결국 대량 생산 될 것으로 예상하므로 우주선의 아키텍처 내에서 너무 무겁거나 너무 많은 공간을 차지하는 것은 공간이 없습니다. 이것이 바로 3D Systems가 등장하는 부분입니다.

"3D 프린팅은 개별 조각을 하나의 유기적 인 부분으로 통합하는 데 도움이됩니다."라고 Planetary Resources의 사장 겸 CEO 인 Chris Lewicki는 말합니다. "목표는 낭비되는 공간없이 휴대 전화와 같은 우주선을 갖는 것입니다." 집중의 핵심 영역은 연료 탱크로, 과거에는 우주선 부피의 많은 부분을 차지했으며 종종 신체 외부에 부착 된 부속물처럼 보입니다. 반면, Arkyd 200 및 300의 행성 자원 설계는 3D Systems의 특허 받은 QuickCast™ 주조 패턴을 사용하여 추진 시스템을 우주선 자체를 위한 구조적으로 통합된 프레임워크로 만듭니다. 매니폴드, 플레넘 및 라우팅 지오메트리와 같은 다른 부품도 우주선을 지지하는 구조 요소에 직접 통합됩니다.

오랜 시간 동안 검증된 기술 현대화

수천 년 전으로 거슬러 올라가는 전통적인 주조 기술을 현대화하는 방법론인 QuickCast는 설계 복잡성을 처리하기 위한 완벽한 솔루션입니다.

3D Systems 프로세스를 통해 3D 패턴은 광조형(SLA) 기계로 구축됩니다. 빌드가 완료되면 패턴에서 액체가 배출됩니다. 그런 다음 패턴은 주조 세라믹 쉘에 코팅됩니다. 껍질이 굳 으면 고열로 소성되어 패턴을 태 웁니다. 금속이 생성 된 공동에 부어집니다. 냉각 후 외부 쉘이 파손되어 완성 된 부품이 드러납니다.

QuickCast 프로세스의 주요 이점은 다음과 같습니다.

• 더 많은 기능을 위해 복잡한 부품을 설계하는 능력.

• 하루 만에 CAD에서 패턴으로 이동할 수 있으므로 엄청난 시간 절약.

• 시간이 많이 소요되는 툴링을 제거하여 설계 반복 속도가 빨라집니다.

• 구성 요소 통합으로 인한 부품 수 감소.

• 기존의 비행 인증 금속을 포함한 모든 유형의 합금에 대한 접근.

"QuickCast는 전통적인 제조로는 불가능한 기능을 제공하며 직접 금속 인쇄의 약속에 대해서도 흥분하고 있습니다."라고 Planetary Resources의 수석 엔지니어 인 Chris Voorhees는 말합니다. "ProX DMP 320 시스템과 같은 새로운 3D Systems 제품을 통해 티타늄 부품에서 훨씬 더 미세한 디테일과 정밀도를 만들 수 있으며, 곧 출시될 우주선에서 이를 우주에 배치할 수 있기를 기대합니다."®

저렴한 비용 빠른 제작속도

3D 프린팅 패턴을 사용하여 금속을 주조하면 설계자는 더 높은 수준의 설계 정교함을 얻을 수 있으므로 전통적으로 제조된 부품 및 어셈블리에 필요한 패스너, 클램프, 나사 및 기타 보조 부품을 제거하는 유기적인 모양을 만들 수 있습니다.

"추진 탱크는 일반적으로 우주선 부피의 큰 부분입니다."라고 Lewicki는 말합니다. "3D 프린팅을 통해 추진제를 고정할 최적의 구조를 위해 티타늄과 같은 재료를 사용하여 보다 효율적이고 유기적인 설계를 탐색할 수 있습니다. 그 결과 더 가볍고, 더 저렴하고, 더 안전하고, 대량으로 복제하기가 훨씬 쉬운 우주선이 탄생했습니다." 3D Systems 및 Planetary Resources에서 만든 실물 크기 모델은 3D 프린팅이 Arkyd 200 및 300 설계에 정보를 제공하는 정도를 보여줍니다. 우아한 모델은 믿을 수 없을 정도로 단순 해 보입니다. 3D Systems SLA 프린터의 주조 패턴으로 제작된 도넛 모양의 티타늄 연료 탱크는 전체 우주선의 외부 프레임워크 역할을 합니다. 고정 장치, 케이블 라우팅 및 기타 요소가 설계에 내장되어 부품 수를 줄이고 강도와 안정성을 추가합니다. 도넛 중앙의 구멍에는 열 레이저 센서와 통신 구성 요소가 들어 있습니다.

3D 인쇄 패턴을 사용한 최초의 연료 탱크 디자인은 2016 년 말에서 2017 년 초에 출시 될 예정인 Arkyd 100에서 데뷔 할 예정입니다. Arkyd 100은 지구 관측을 수행하고 소행성을 찾도록 설계되었습니다. 소행성의 물리적 특성에 대한 과학적 데이터를 수집하도록 설계된 Arkyd 200이 뒤 따를 것입니다. 그리고 Arkyd 300은 심우주 탐사를 가능하게 하는 더 큰 추진 시스템을 특징으로 할 것입니다.

항공우주 제조의 미래

3D Systems 프린터는 설계 원형 제작에서 실제 우주선용 생산 부품 제조에 이르기까지 Arkyd의 전체 제품 개발 스펙트럼에서 중심적인 역할을 하고 있습니다.

Planetary Resources는 연료 탱크와 같은 QuickCast 프로토타입 및 생산 부품에 SLA, 플라스틱 프로토타입을 위한 ProJet 7000 SLA 프린터, 직접 금속 인쇄를 위한 ProX DMP를 사용합니다.

Lewicki는 "3D 프린팅을 통해 설계 개념을 실험하고 기존 제조와 관련된 프로세스에 대한 걱정 없이 훨씬 더 잘 작동하는 생산 부품을 훨씬 더 빠르게 생산할 수 있습니다.

"우리는 절삭에서 적층 제조로 전환하고 있습니다. 3D 프린팅은 시대가 도래했으며 우리는 이것이 항공 우주 제조의 미래를 대표한다고 믿습니다."