▲ 헥사곤 매뉴팩처링 인텔리전스와 니콘 SLM 솔루션즈가 협력해 제작한 AM A330 연료-공기 분리기 시제품

헥사곤 매뉴팩처링 인텔리전스(Hexagon Manufacturing Intelligence, 이하 헥사곤)가 적층 제조 설계 솔루션과 3D 프린팅 기술을 통해 부품 무게를 경량화 하는데 성공했다.

센서·소프트웨어·자율기술을 결합한 디지털 리얼리티 솔루션 분야의 글로벌 리더인 헥사곤은 니콘 SLM 솔루션즈(Nikon SLM)와 적층 제조 기술의 설계 자유도를 활용해 대형 항공기 연료 시스템 부품을 재설계하는데 협력했다고 28일 발표했다.

헥사곤은 자사의 적층 제조 설계(DfAM, Design for Additive Manufacturing) 솔루션과 니콘 SLM 솔루션즈의 첨단 멀티 레이저 금속 적층 제조 기술을 결합해 부품 통합으로 75%의 경량화 및 정밀한 기하학적 공차를 달성했다.

에어버스 오퍼레이션(Airbus Operations)은 이 기술을 활용해 A330 기종의 보조 동력 장치(APU)에 연료를 공급하는 연료-공기 분리기를 재설계했다. 그 결과, 더 단순하고 효율적인 A330 연료-공기 분리기 시제품 생산에 성공해 기존의 35kg이었던 연료 공기 분리기를 8.8kg 미만으로 줄여 약 75%의 경량화를 달성했다.

연료 공기 분리기는 APU 연료 공급 시스템에서 공기를 제거해서 주 엔진이 꺼져 있을 때 APU가 필수 항공기 시스템에 전원을 공급할 수 있도록 하는 크고 복잡한 부품이다. 기존 부품은 30개 이상의 개별 부품으로 제작되어 노동 집약적인 수동 용접 및 조립을 거쳐 긴 리드 타임이 발생해 설계 개선이 제한적이었다.

에어버스 오퍼레이션과 니콘 SLM 솔루션즈는 공기 분리기의 생산성과 성능을 최적화하기 위해, 니콘 SLM 솔루션즈의 최신 대형 멀티 레이저 3D 프린터 'NXG XII 600 시스템'을 활용해 제조 단순화, 리드타임 단축으로 설치를 간소화하는 혁신적인 프로세스를 개발했다.

이를 위해 헥사곤의 적층 제조 설계 워크플로우를 도입해 30개 이상의 부품을 단일 경량 부품으로 통합했으며, 경량 설계 최적화 솔루션 소프트웨어(MSC Apex Generative Design), 적층제조 솔루션(AM Studio), 금속 가공 및 제조공정 시뮬레이션 시뮤팩트(Simufact)를 통해 정밀한 공차 관리 및 제조 단순화, 리드 타임 감소, 설치 간소화의 혁신적인 프로세스를 구축했다.

이번 협력으로 부품 무게가 크게 줄어 제조 시간과 공정이 간소화되고, 항공기의 연료 효율이 높아졌다. 에어버스는 이 기술을 향후 항공기 설계에 널리 적용할 수 있는 유리한 위치를 확보하고 있다.