[FDM]Leptron, 3D 프린팅을 통해 하늘을 날다

3D 프린팅을 통해

하늘을 날다


FDM 기술로 무인 항공기 개발에 소요되는 시간과 비용 절감



렙트론(Leptron)은 법률 집행, 군사 및 민간 분야에서 활용되는 원격 조종 헬리콥터 분야의 선두 업체입니다. 렙트론의 RDASS 4는 독자적인 무인 항공기(UAV)로 중량이 약 2.3kg에 불과하며 5분 안에 상공에 띄울 수 있습니다. 4개의 배터리 동력으로 작동하는 전기식 모터를 통해 약 30m 상공을 비행하며 가시거리가 800m에 달합니다. 이 장치에는 다양한 카메라와 기타 전자 장비가 장착되어 있습니다.


RDASS 4가 사용되는 대표적인 군사 응용 분야는 장갑차에 위험을 초래할 수 있는 지평선 너머를 확인하고 지형이나 구조물을 검사하는 것입니다. 컴퓨터 시뮬레이션에 따르면 이 장치는 장갑차의 생존 가능성을 50%까지 높일 수 있는 것으로 확인되었습니다. RDASS 4는 경찰 업무 등의 여러가지 용도로도 사용됩니다. 



RDASS 4의 동체는 러시아 인형과 유사하게 서로 맞닿아 있는, 레이어라고 하는 일련의 중첩된 부분으로 구성되어 있습니다. 렙트론은 특정 민간 및 군사 분야의 각 레이어에 적합한 여러 가지 설계를 개발했습니다. 각 레이어는 다른 레이어와 쉽게 상호 교환 가능하므로 상당한 추가 비용이나 납품 소요 시간 없이 특정 분야의 요구에 맞게 구성할 수 있습니다.


RDASS 4를 설계할 때, 렙트론 엔지니어는 잠재적인 시장 경쟁자를 이기기 위해 단기간에 복잡한 동체 부품의 8가지 변형을 개발해야 하는 과제에 직면했습니다. 레이어의 외피를 형성하는 플라스틱 부품은 기능 테스트와 RDASS 4가 지상으로 추락하는 충돌 테스트를 견뎌야 합니다. 항공기는 충돌 후에도 쉽게 수리하여 다시 비행할 수 있어야 합니다. 몇몇 파트는 플라스틱으로는 충족될 수 없는 기계적 요구 사항을 가지고 있어서 금속으로 제작됩니다.



기존 제조 방식인 사출 성형 방식은 $250,000의 비용이 소요되었으며 동체 부품을 위한 툴링을 제작하는 데 6개월이 걸렸습니다. 또 다른 문제는 툴링 제작 후 설계를 변경하면 툴링 수정에 많은 비용과 시간이 소요된다는 것입니다. 변경 사항이 많으면 새로운 툴링을 제작하는 데 훨씬 더 많은 비용과 제작 지연이 발생할 수 있습니다.


"다양한 래피드 프로토타이핑 기술을 조사했고 FDM 공정으로 플라스틱 동체 부품의 기계적 요구 사항을 충족하는 부품을 제공할 수 있다는 사실을 발견했습니다." 라고 렙트론의 CEO인 John Oakley는 말합니다. 용융수지 압출 조형(FDM) 기술은 CAD 파일의 데이터를 사용하여 플라스틱 파트를 레이어로 쌓아 올리는 적층 제조 공정입니다.



렙트론은 이제 3D 프린터를 사용하여 RDASS 4의 최종 사용 파트를 매우 빠르게 제작합니다. 핵심 부품은 프린팅에 48시간이 소요되며 작은 부품은 평균적으로 6시간이 소요됩니다. 프린팅된 파트는 형상 및 적합성 평가, 기능 테스트에 이상적이며 최종 사용 파트로도 손색이 없습니다. 프로토타입과 최종 사용 파트 제작에 3D 프린터를 사용하면 초기 투자 비용이 줄어들며, 렙트론에서 기계 공장 없이 UAV를 제작할 수 있습니다. 프로토타입에 필요한 플라스틱 파트와 8대의 양산 항공기 제작이 8개월 만에 끝났으며, 제작 비용으로 단 $100,000가 소요되었습니다.


Oakely는


프로젝트를 진행하는 동안 설계를 200번 가량 변경했습니다. 구조 강화부터 취약 부분 보강, 공기 역학적 개선에 이르는 작업을 포함해서요. 각 파트가 최소 4번씩은 변경됐죠. FDM 기술 덕분에 상당한 시간이나 비용을 들이지 않고도 설계를 유연하게 변경할 수 있었습니다. 기존 제조 방법을 활용했다면 렙트론의 회사 규모로는 이런 제품을 설계하고 제작할 수 없었을 것입니다.


라고 말했습니다.


제조방식비용작업 기간
CNC 가공 툴링으로 사출 성형$250,00014개월
FDM 최종 사용 파트$103,0008개월
절감$147,000 (59%)6개월 (43%)