TPM3D의 선택적 레이저 소결(SLS) 3D 프린팅 기술과 첨단 소재를 사용하여 무게가 6g에 불과한 드론 프레임을 성공적으로 제작했습니다. 이 결과는 적층 제조가 드론 제조업체가 더 가볍고 튼튼한 디자인을 빠르고 효율적으로 구현하는 데 어떻게 도움이 되는지 잘 보여줍니다.
드론이 지도 제작, 농업부터 구조, 경주, 검사까지 다양한 분야에서 점점 더 많이 사용됨에 따라 제조업체는 성능을 유지하면서도 무게를 줄여야 한다는 압박이 커지고 있습니다. 3D 프린팅, 특히 SLS는 이러한 요구 사항을 충족하는 데 귀중한 도구임이 입증되고 있습니다.
Precedence Research에 따르면, 3D 프린팅 드론의 글로벌 시장은 2024년 8억 1,200만 달러에서 2034년 39억 2,000만 달러로 성장할 것으로 예상되며, 연평균 성장률은 17.1%입니다.
SLS가 돋보이는 이유
오늘날 무인 항공기(UAV) 제조에는 분말 베드 퓨전(PBF), 용융 적층 모델링(FDM), 연속 섬유 강화(CFR) 등 다양한 3D 프린팅 기술이 사용되고 있습니다. 대표적인 PBF 방식인 SLS는 Z축 강도, 제작 부피, 표면 마감, 설계 유연성, 그리고 비용 효율성 측면에서 유리하여 선호되는 솔루션으로 부상했습니다. SLS는 지지 구조물 없이도 복잡한 구조 부품을 생산할 수 있어 후처리 및 재료 낭비를 최소화합니다.
TPM3D는 20년 이상의 SLS 기술 전문성을 바탕으로 3D 프린팅 시스템과 고성능 소재를 완벽하게 구축해 왔습니다. 여기에는 강도와 강성을 위한 탄소 섬유 강화 나일론 및 유리 섬유 강화 나일론, 내충격성을 위한 나일론 11 및 코폴리아미드, 그리고 안전성을 강화하는 난연성 폴리머가 포함됩니다.
이러한 소재는 다양한 UAV 부품에 적합합니다. 멀티로터 드론에서는 암, 배터리 홀더, 프로펠러 가드에 사용할 수 있습니다. 고정익 드론에서는 일체형 동체, 연료 탱크, 내부 날개 구조에 적용됩니다. TPM3D의 폴리머 파우더 소재와 기술은 제조업체에 다양한 성능 요구 사항을 충족할 수 있는 유연성을 제공합니다.
마이크로 UAV용 6그램 프레임
최근 쇼케이스에서 TPM3D의 SLS 기술을 활용하여 66 x 66 x 32.6mm 크기의 위상 최적화된 마이크로 드론 프레임을 제작했습니다. Precimid1174Pro CF(탄소 섬유 강화 나일론 12)를 사용하여 지지대 없이 일체형으로 프레임을 출력했습니다. 무게는 6g에 불과하지만 뛰어난 구조적 강성을 유지합니다. 완전히 조립된 드론의 무게는 35g에 불과하여 조용하고 민첩하며 실내 비행, 좁은 공간 또는 경량 화물 임무에 이상적입니다.
탄소 섬유 강화 버전은 비충전 나일론 12에 비해 인장 강도(88MPa)가 91%, 굽힘 강도(135MPa)가 165% 증가했으며, 강성도 크게 향상되었습니다. 이를 통해 작동 중 변형 및 균열에 대한 탁월한 저항성을 보장합니다.
쿼드콥터 생산의 구조적 복잡성 해결
쿼드콥터 플랫폼과 관련된 또 다른 프로젝트에서는 TPM3D의 SLS 솔루션을 사용하여 매우 복잡한 형상의 구조 부품을 제작했습니다. 이 부품들은 얇은 벽, 맞물리는 탭, 구멍 패턴, 그리고 스냅핏(snap-fit) 기능을 특징으로 했는데, 이러한 모든 특징은 기존 방식으로는 제작하기 어려웠습니다.
드론의 장거리 및 내구성 요구 사항으로 인해 강도와 무게가 모두 중요했습니다. TPM3D는 이러한 요구 사항을 충족하기 위해 유리 섬유 강화 나일론 12 소재인 Precimid1176Pro GF30 BLK를 선택했습니다. SLS 방식으로 출력된 부품들은 강성과 디테일 정확도의 균형을 이루어 비행 안정성과 기계적 복원력을 모두 보장했습니다.
인쇄된 부품은 일련의 실제 테스트를 거쳤습니다.
- 정적 하중 시험: 해당 구성품은 눈에 띄는 변형이나 구조적 고장 없이 무거운 탑재물을 성공적으로 지탱했습니다.
- 고온-저온 사이클 테스트: 해당 부품은 시뮬레이션된 극한 온도 조건에서도 치수 안정성과 기계적 성능을 유지했습니다.
- 전자파 차폐 시험: 드론은 간섭이 심한 환경에서도 안정적인 통신을 유지했으며, 신호 손실이나 제어 문제가 나타나지 않았습니다.
- 동적 비행 테스트: 공격적인 기동으로 8m/s의 비행 속도에서 인쇄된 구성 요소는 지속적인 응력과 진동을 견뎌냈으며, 까다로운 UAV 임무에 대한 준비가 완료되었음을 확인했습니다.
차세대 UAV 지원
드론이 더욱 발전함에 따라, 견고하고 가벼우며 복잡한 부품을 신속하게 생산할 수 있는 역량이 필수적입니다. TPM3D는 SLS 프린팅 시스템 및 소재 R&D에 대한 오랜 투자를 통해 더욱 빠른 개발 주기, 향상된 성능, 그리고 낮은 생산 위험을 추구하는 드론 제조업체들에게 신뢰할 수 있는 파트너가 되었습니다.
