녹색 레이저: 적층 가공 분야에서 가장 잘 지켜지는 비밀

3D로 인쇄된 부품은 이제 Perseverance Rover를 타고 화성에 배치된 다른 행성에 있습니다. 이는 3D 프린팅의 다른 용어인 적층 제조(AM)가 추진 장치 및 구조 부품을 포함한 우주 탐사 부품을 생산하는 데 어떻게 사용되는지를 보여줍니다. 발사체, 특히 로켓 엔진의 추진을 위해 레이저 AM을 사용하면 큰 이점을 얻을 수 있습니다.

AM의 이점에는 전체 엔진 부품 수 감소, 설계 단순화, 독특한 돌출 각도로 냉각 채널 인쇄, 추력 향상 등이 포함됩니다. 또 다른 장점은 수백 개의 부품이 아닌 수십 개의 부품을 처리하면 제조 결함의 위험이 줄어든다는 것입니다. AM용으로 특별히 설계된 더 나은 재료를 사용하면 열용량과 강도가 향상되어 엔진 효율이 향상됩니다. 엔진 효율성이 향상되면 더 높은 궤도를 달성하거나 더 큰 탑재량을 운반할 수 있습니다.

적층 제조는 더 많은 비행 기회를 제공하고 이를 통해 우주에 대한 더 큰 접근성을 제공합니다.

레이저 AM의 특별한 혁신 중 하나이자 아마도 적층 제조에서 가장 잘 유지되는 비밀은 녹색 레이저의 배치입니다. 515nm의 가시 스펙트럼 파장(1063nm의 근적외선 또는 NIR과 반대)을 사용하면 구리, 알루미늄, 금, 은, 백금 및 이리듐과 같은 반사율이 높은 재료의 레이저 적층 제조가 더욱 효과적이고 효율적입니다. 효율적인. 이러한 반사 재료와 결합하면 NIR 레이저는 빔을 금속에 결합하는 데 어려움을 겪으며 반사 손실, 불안정한 용융 풀, 스패터 및 인쇄된 부품의 결과적인 다공성을 초래할 수 있습니다. 전통적인 레이저 절단 및 용접 측면에서 개발된 녹색 레이저 기술을 3D 프린팅에 적용하면 이러한 재료를 가공하는 데 더 적합합니다. 친환경 레이저 기술은 더 나은 밀도, 더 낮은 다공성, 더 나은 표면 마감, 더 적은 스패터 및 향상된 생산성을 통해 결과를 달성합니다. 사용되는 부품과 매개변수에 따라 순수 구리 분말을 사용하는 IR 레이저 소스보다 최대 10배 더 빠를 수 있습니다.

구리 및 구리 합금에 대한 관심은 NASA의 RAMPT(Rapid and Analysis Manufacturing Propulsion Technology) 프로그램에 의해 주도되었습니다. 이 프로그램은 IR 레이저를 사용하여 레이저 분말층 융합(LMF—레이저 금속 융합이라고도 함)을 사용하여 추력 챔버를 인쇄합니다. 니켈 합금에 비해 구리의 열 전도성이 향상된다는 점은 이 응용 분야에 구리를 사용하는 방법을 모색해야 하는 강력한 이유입니다. Launcher 및 Virgin Orbit과 같은 다른 민간 발사 회사도 분말 베드 가공 및 레이저 DED(지향성 에너지 증착, 레이저 금속 증착의 경우 LMD라고도 함)를 통해 대형 구리 합금 기반 부품을 생산했습니다. 구리와 같이 반사율이 높은 재료에 녹색 파장 레이저를 구현하면 인쇄 품질과 속도가 향상됩니다.

현재 조사 중인 구리 합금(C18150, GR Cop 42, GR Cop 84 등)의 경우 더 적은 결함으로 더 빠른 인쇄 속도를 제공하는 더 나은 생산성이 공간에 대한 더 나은 접근성을 높이는 또 다른 요인이 될 것입니다. TRUMPF는 또한 분말층 융합과 레이저 DED 또는 LMD를 모두 사용하는 녹색 레이저 적층 공정을 사용하여 구리 매개변수를 개발하기 위해 노력해 왔습니다.

우주 탐사를 위한 제조 루프를 닫고 이러한 프로세스에서 적층 기술을 사용하여 리드 타임을 줄이면 최종 차량의 비행 창 수가 더 많아집니다. 비행 창의 가용성 증가, 더 높은 궤도 및 더 큰 탑재량은 우주 관광이든 통신 장치, 탐사선, 망원경 등을 전달하든 우주로 갈 수 있는 더 많은 기회를 열어줍니다. 우주 탐험에 참여하는 것은 신나는 시간이며 이제 그 비밀이 밝혀졌습니다. 녹색 레이저 기술은 우주를 여는 열쇠입니다.

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