NASA, 3D 프린팅 부품으로 제작한 로켓 발사

롭 스피겔 | 2023년 5월 15일

NASA는 새로운 구리 합금을 사용하여 제작된 로켓으로 3D 프린팅 우주 부품 개발을 계속하고 있습니다. 최근 출시된 Terran 1은 전적으로 3D 프린팅 부품으로 제작되었습니다. 로켓의 높이는 100피트이고 너비는 7.5피트입니다. NASA는 비용을 절감하고 차량 무게를 줄이기 위해 3D 프린팅 기술을 사용해 왔습니다. Terran 1에는 화씨 6,000도에 가까운 온도를 견딜 수 있는 구리 합금으로 제작된 9개의 적층 가공 엔진이 포함되어 있습니다.

적층 가공된 연소실이 공정 중간에 표시됩니다.

로켓은 실제로 GCD(Game Changing Development)라고 불리는 계획에 따라 클리블랜드에 있는 NASA의 글렌 연구 센터에서 제작되었습니다. 이 프로그램은 미래 우주 임무를 위한 우주 기술을 개발하고 중요한 국가적 요구에 대한 솔루션을 제공하기 위해 시작되었습니다. GCD는 분석 모델링, 테스트, 페이로드의 우주 비행 시연 및 실험을 통해 유망한 아이디어에 대해 연구 개발 팀과 협력합니다.

고온에서 성능을 향상시키기 위해 GCD는 Glenn Research Copper 또는 GRCop으로 알려진 구리 기반 합금 소재를 개발했습니다. 이 소재는 고성능 로켓 엔진의 연소실용으로 설계되었습니다. 합금은 구리, 크롬, 니오브의 조합입니다. GRCop은 고강도, 높은 열 전도성, 높은 크리프 저항성을 위해 개발되었으며, 이는 고온 응용 분야에서 더 많은 응력과 변형을 허용합니다. GRCop은 또한 화씨 900도 이상의 조건에서 재료 고장을 방지하는 우수한 저주기 피로를 제공합니다. 이는 기존 구리 합금보다 40% 더 높은 수치입니다.

NASA 재료 엔지니어 Dave Ellis와 Chris Protz는 최초의 적층 가공 GRCop 연소실을 검사합니다.

David Ellis는 우주 왕복선 시대에 NASA의 지원을 받는 대학원생으로서 GRCop 합금 제품군을 개발했습니다. 그는 재료의 내구성에 중점을 두고 경력 전반에 걸쳐 합금과 그 응용 분야에 계속해서 노력했습니다. Ellis는 성명에서 "당시 우주 왕복선 주 엔진 연소실 라이너는 일반적으로 1~5회의 임무 후에 교체되었습니다"라고 설명했습니다. "우리 연구는 GRCop-84가 유지 보수 서비스와 엔진 수명 500 임무 사이의 100 임무 목표를 쉽게 달성할 수 있다는 것을 보여줄 수 있었습니다."

Ellis의 팀은 다양한 버전의 GRCop 합금을 사용하여 NASA의 RAMPT(Rapid Analysis and Manufacturing Propulsion Technology)를 포함한 여러 프로젝트 및 프로그램에 참여했습니다. GRCop-42라는 최신 버전은 적층 제조 방법을 사용하여 로켓 엔진용 단일 부품 및 다중 재료 연소실과 추력 챔버 어셈블리를 만듭니다. 그 결과 성능이 향상되고 중량이 감소하며 비용이 절감되는 추력실 구성품이 탄생했습니다.

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