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R&D
3D프린팅 첨단생산기술 연구센터에서 수행 또는 지원하는 연구개발 상황입니다.
무인이동체용 3D프린팅 기반 소형엔진 핵심기술 개발
2018-01-11 조회수 459

과제명            무인이동체용 3D프린팅 기반 소형엔진 핵심기술 개발

과제기간          2016. 02. 21. ~ 2019. 07. 31


  •  수행기관 :

책임기관 : 한국항공우주연구원

위탁기관 : 울산과학기술원

 

  • 과제내용

o 부품/소재 평가 방안 및 공정변수 최적화 기법 연구

- 3D 프린팅 공정 및 재료 별 최적 출력 조건 선정을 위한 실험 연구

- 소재/부품 물성치 평가를 위한 국내외 사례 연구

- 소재/부품 물성치 평가 방안 수립 및 평가 시행

- 다양한 공정 조건에 대한 3D 프린팅 금속/복합소재 라이브러리 구축

 

o 무인이동체용 소형 가스터빈 엔진 시제 개발을 위한 금속/복합소재 3차원 프린팅 공정 변수 최적화 연구 및 라이브러리 구축

 - 공정 변수에 따른 재료 특성의 민감도 및 공정변수 최적화

 - 적층 방향에 따른 3D 프린팅 제품의 인장강도 비교와 하중 조건에 따른 최적 적층방향 연구

 - 공정에 따른 출력품 강도 시험(쿠폰 테스트) 및 재료 라이브러리와 비교

 - 공정 변수 및 후처리 공정에 따른 부품 신뢰성 영향 평가

 - 엔진 3D 프린팅 부품 신뢰성 분석 체계 연구 (국내외 사례 벤치마킹)

 

o 무인이동체용 소형 가스터빈엔진의 3D 프린팅 기반 제작을 위한 공정 변수 최적화, 소재/부품 시험평가 및 소재 라이브러리 기반 구축

 - 엔진 구동 조건 별(사용 온도) 재료 실험을 위한 시편 제작 및 조건별 (온도: 상온~섭씨 800)강도 실험

 - 재료 및 공정 변수 조건에 대한 라이브러리 고도화 연구

 - 출력품 품질(치수정확도, 표면조도 등), 강도, 성능의 향상을 위한 *공정 변수 최적화 연구

     *공정변수: 재료 상태, 베드 온도, 적층 두께, 적층 속도, 적층 방향/서포터, 제품 배치 등

 

<소재 물성 항목 및 평가방법>

물성

평가 방법

규격

화학적물성

Hydrogen or oxygen

Inert gas fusion thermal conductivity/infrared

ASTM E1477, ASTM E1569, ASTM E2792,

Carbon

Combustion analysis/flame emission spectroscopy,

ASTM E1941,

Elemental analysis

Optical and atomic emission and absorption spectrometry,

X-ray fluorescence spectrometry,

ASTM E2371,ASTM E2594, ASTM E2626,

ASTM E539, ASTM E572, ASTM E2465

Surface chemistry

X-ray photoelectron spectroscopy

Secondary ion mass spectroscopy

 

Crystal structure

X-ray diffraction

 

열적물성

Heat capacity

Differential scanning calorimetry

 

Steady state thermal conductivity

Guarded hot plate, cylindrical/spherical/ellipsoidal methods

ASTM C177

Transient thermal conductivity

Hot wire, hot strip, and flash methods

ASTM E1461

밀도

Power density

All flowmeter funnel

Carney flowmeter funnel

Scott volumeter

Arnold meter

Tap density test

ASTM B212, MPIF S04

ASTM B417, MPIF S28

ASTM B329

ASTM B703, MPIF S48

ASTM B427, MPIF S46

Particle density/packing

Particle size distribution

Helium or nitrogen pyncnometry

Sieving

Laser diffraction/light scattering

ASTM B923

ASTM B214, MPIF S05

ASTM B822

Particle size/shape

SEM, TEM, optical, or projection image analysis

ASTM B243

유동특성

Flow time

Hall funnel, Carney funnel

ASTM B213, ASTM B964, MPIF S03

Flowability and fluidization

Fluidized bed expansion

 

Viscosity

Shear rheology measurements

 

ASTM D6733

 

 

<출력품의 시험평가 항목>

재료

시험평가 항목

Maraging Steel

Aluminium

Stainless 316L

Stainless H13

CoCr

Inconle 625, 718

TiAl64V

표면조도

항복강도

인장강도

연신율

경도

치수정확도

온습도별 수축/팽창률

 

o 출력품 사전 검증 연구

 





 

 

 

 

활용계획


o 3D프린팅 최적 공정 조건을 도출하여 엔진 및 구성품의 제작 및 성능평가 시험에 활용

o 현재 진행 중이거나 계획 중인 유/무인 항공기 동력원 성능 개량 연구를 위한 엔진 설계 및 제작 기술 연구를 수행.


 

R&D 일정

 

 

추진 일정

1차년도

(‘16.09~’17.07)

2차년도

(‘17.08~’18.05)

3차년도

(‘18.06~’19.03)

4차년도

(‘19.04~’19.07)

부품/소재 물성치 평가 방안 수립

 

 

 

 

공정변수 최적화 기법 연구

 

 

 

 

3D프린팅 제작성 개선 기법 연구

 

 

 

 

공정변수 최적화 및 소재 라이브러리 기반 구축