헥사곤 제조 인텔리전스 사업부(헥사곤 MI)와 스트라타시스는 스트라타시스의 PEKK(폴리에테르케톤) 재료와 적층제조 공정의 거동을 포착하기 위해 헥사곤의 시뮬레이션 기술을 적용했다고 소개했다. 양사는 시뮬레이션을 통해 신규 항공기 및 우주선의 컴포넌트를 경량화하고, 지속가능한 항공기나 우주선을 더 빠르게 도입할 수 있도록 지원한다는 계획이다.

항공우주 분야에서 3D 프린팅된 플라스틱 부품은 경량화를 통해 에너지 사용을 줄이고 새로운 항공기의 가능성을 높일 수 있다. 제품 설계자가 재료 사용과 프로세스를 최적화함으로써 엔지니어링 및 제조 영역에서 비용과 리드 타임을 줄일 수 있다는 점이 3D 프린팅의 이점으로 꼽힌다. 반면 안전에 관한 항공우주 산업의 고려사항이나 규제 등의 영향으로, 구조 부품에 대한 플라스틱 및 적층제조 방법의 채택은 다소 느린 상황이다. 헥사곤 MI와 스트라타시스는 3D 프린팅 소재가 적층제조 시 필요한 성능을 달성할 수 있는지를 검증하는 시뮬레이션 도구를 제공함으로써 항공우주 엔지니어링의 혁신을 지원할 수 있을 것으로 보고 있다.

양사는 스트라타시스의 고성능 3D 프린팅 소재인 Antero 840CN03 및 Antero 800NA의 멀티스케일 모델 및 출력 프로세스 파라미터를 헥사곤의 재료 데이터 관리 솔루션인 디지매트(Digimat) 생태계에 추가했다. 제품 개발 엔지니어는 디지털 트윈을 활용하여 선택한 재료와 3D 프린팅 부품이 실제 사용 사례 및 인증 테스트에 부합할지 여부를 프로토타입 제작 전에 가상으로 예측할 수 있다.

디지매트 소프트웨어는 FEA(유한요소해석) 및 CAE 도구를 사용하여 성능면에서 금속과 일치하면서 비용과 무게를 줄인 적층제조 부품을 설계할 수 있도록 돕는다. 또한 헥사곤의 MSC 나스트란(MSC Nastran) 및 MSC 에이펙스(MSC Apex)와 연계해 부품 개발 과정의 인증 및 문서화 작업을 가속화할 수 있다.

스트라타시스와 헥사곤은 10년 이상 지속된 파트너십을 통해 Ultem 9085, Ultem 9085 CG, Ultem 1010 및 Nylon12CF를 포함한 고성능 열가소성 소재의 특성 데이터를 디지매트 소재 모델링 소프트웨어에 추가해 왔는데, 이번에 항공우주 분야를 겨냥한 3D 프린팅 소재까지 협력을 확대한 것이다.

스트라타시스의 앤테로(Antero) 소재는 항공우주 분야에서 쓰이고 있는데, 록히드 마틴은 앤테로 840CN03을 사용하여 최근 발사된 NASA의 오리온 우주선 도킹 해치 커버를 만들었다. 스트라타시스와 헥사곤 MI는 “시뮬레이션 도구를 사용해서 정교한 디지털 엔지니어링 및 가상 제조를 실현하고, 더 많은 제품 개발 과정에서 항공우주 적층제조 솔루션을 적용하는 과정에서 위험요소를 제거할 수 있다”고 설명했다.

헥사곤 MI의 아지즈 타히리(Aziz Tahiri) 글로벌 항공우주 및 방위 담당 부사장은 “항공우주 산업이 보다 지속 가능한 설계를 계속 추진함에 따라, 열가소성 수지 및 3D 프린팅의 경량화를 통해 잠재력을 실현하는 것이 더욱 중요해졌다”면서, “시뮬레이션 기술을 활용함으로써 제조업체는 신뢰할 수 있는 정보를 바탕으로 문제를 해결할 수 있다. 시뮬레이션은 더 큰 확신과 적은 비용으로 모든 설계 엔지니어링 도구에서 더 가볍고 강력한 설계를 만들고, 차세대 항공기를 더 빨리 출시할 수 있도록 돕는다”고 밝혔다.

스트라타시스의 포스터 퍼거슨(Foster Ferguson) 항공우주 사업 부문 리더는 “앤테로 840CN03 및 앤테로 800NA 열가소성 수지는 높은 강도와 내열성 및 내화학성을 제공한다. 시뮬레이션의 통찰력과 실행 가능한 데이터를 결합하면 항공우주 산업에서 금속을 대체할 수 있는 3D 프린팅 재료의 사용이 더욱 늘어날 것”이라면서, “혁신적인 모델링 소프트웨어와 3D 프린팅을 결합함으로써 점점 더 복잡해지는 제조업체의 성능 요구 사항을 충족하고, 생산 일정을 몇 개월에서 며칠로 단축할 수 있을 것으로 믿는다”고 전했다.