3D 프린팅
상대성 공간이 우주 산업을 재편하고 있습니까?
지난 62년 동안 미국의 우주 산업은 인간이 상상할 수 있었던 것보다 더 빠른 속도로 우주 공간을 설계하고 개발하여 머나먼 태양계와 그 너머까지 우리 달에 도달했습니다. 하지만 이 산업이 기술의 패러다임 전환을 경험하게 될 것이라고 말하면 어떻게 될까요? Relativity Space 및 SpaceX와 같은 회사는 업계에서 경험할 수 있는 가장 큰 기술 및 제조 변화 중 하나를 주도하고 있습니다. 이 기사에서는 Relativity Space가 이 목표를 달성하기 위해 어떤 기술과 출현을 활용하고 있는지 살펴보겠습니다.
팀 엘리스는 누구인가?
Tim Ellis를 더 잘 이해하려면 더 과거를 살펴봐야 합니다. 젊은 시절 팀은 레고에 대한 집착을 통해 초집중과 멀티태스킹 능력을 깨달았고, 팀은 레고를 만드는 데 엄청난 시간과 노력을 들인 결과 여전히 오른손에 영구적으로 구부러진 엄지손가락을 가지고 있습니다.
엘리스는 University of Southern California, 시나리오 작가로 졸업하고 USC의 Thematic Option 프로그램의 일환으로 공부할 계획이었습니다. 하지만 신입생 오리엔테이션 때 전공을 항공우주공학으로 바꿨다. Ellis and Relativity의 다른 공동 창립자이자 CTO인 조던 눈, 둘 다 USC의 Rocket Propulsion Lab에서 리더십 직책을 맡았습니다. 로켓 추진 연구소에서 근무하는 동안 Ellis와 Noone은 학생이 설계하고 제작한 최초의 로켓을 우주로 발사하는 데 도움을 주었습니다. USC에 다니는 동안 Ellis는 Blue Origin에서 3번의 인턴십을 했으며 이학사 및 이학석사 학위를 모두 취득했습니다.
Ellis는 졸업 후 5년 동안 Blue Origin에서 정규직으로 계속 일하면서 3D 인쇄 로켓 기술. 나중에 그는 승무원 캡슐 RCS 추진기의 추진 개발 엔지니어로 근무했습니다. 그는 나중에 사내에서 3D 프린팅을 블루 오리진으로 가져온 공로를 인정받게 됩니다.
기원
Ellis와 Noone은 로켓 추진을 돕기 위해 특별히 고안된 적층 제조 기술을 개발하는 데 시간을 보내는 동안 이 기술이 우주 산업에 미치는 영향의 중요성을 인식하고 로켓 제조에 대한 보다 야심 찬 접근 방식을 추구하기로 결정했습니다.
Ellis와 Noone은 2015년에 Relativity Space Industries를 시작했습니다. 처음에 그들은 종자돈으로 500,000달러를 모금하려고 했지만 신생 기업을 위한 자금 조달에 대한 실제 경험이 없었기 때문에 Ellis는 사지에서 나섰습니다. Mark Cuban에게 콜드 이메일을 보내기로 결정했습니다., 분명히 그의 이메일은 Mark가 전체 $500,000를 투자하도록 설득하기에 충분히 매력적일 것입니다. 스타벅스 냅킨에 스케치한 아이디어부터 펀딩까지 일주일 넘게. Ellis와 Noone은 나중에 일종의 성공 스토리 중 하나가 될 야생 주행을 시작했습니다.
Ellis와 Noone은 성장률을 따라잡기 위해 안간힘을 쓰다가 나중에 Mark의 자금이 너무 빨리 들어와 실제로 자금을 입금할 곳이 없다는 사실을 인정하게 됩니다. 자금이 준비되고 주어진 작업을 정복하려는 야망을 가지고 그들은 완전히 3D 프린팅된 로켓을 만드는 기념비적인 작업을 시작했습니다. 지금까지 Relativity Space는 2.3번의 라운드를 통해 4억 달러를 성공적으로 모금했습니다.
첨가제 제조
상대성 우주는 이제 로켓 우주선의 생산을 더 잘 발전시키고 비용을 줄이며 디자인의 단순성을 높이기 위해 완전히 3D 프린팅된 로켓을 만드는 기념비적인 작업에 직면했습니다. Ellis는 3D 프린터가 이전 툴링 방법보다 더 빠르고 저렴하게 물건을 단순화하고 제작할 수 있는 능력과 보너스로 이 새로운 기술이 더 친환경적이고 에너지 효율적이라는 점을 이해했습니다.
경우에 따라 테스트 시간이 10배 단축되었습니다. 예를 들어, 이전 세대의 로켓은 이론에서 실행 가능한 제품으로 이동하는 데 10년 이상이 걸렸으며 Relativity Space는 60일 이내에 프로토타입을 생산할 수 있습니다. 그러나 그것은 금속 3D 프린터를 구입하고 생산을 시작하는 것만큼 간단하지 않았습니다. Relativity Space는 자체 3D 프린터를 제조하고 팀의 자체 금속 전문가로부터 파생된 자체 합금을 사내에서 엔지니어링해야 했습니다. 이러한 위업은 로켓을 설계할 때 존재하는 나머지 합병증은 말할 것도 없고 그 자체로도 엄청납니다.
적층 제조는 생산 라인과 관련된 거의 모든 기존 우주 산업 문제를 해결하고 특수 도구가 필요하지 않으며 아이디어에서 실행 가능한 제품으로의 시간을 단축하고 Relativity 공간에서 더 짧은 기간에 훨씬 더 많은 반복을 테스트하고 생산할 수 있도록 합니다. 다른 어떤 로켓 제조업체보다. 수백만 달러, 때로는 수십억 달러에 달하는 가치 있는 화물을 취급하는 산업에 대해 이야기할 때 이러한 기술을 시도하고, 진실하고, 테스트해야 합니다. 이러한 장애물에도 불구하고 회사는 미국 역사상 민간 부문 우주 회사 중 가장 많은 양의 선주문을 받아 3D 프린팅 아이디어를 강화하고 투자자가 Ellis와 Noone이 구상한 우주 산업의 기술 발전에 준비가 되어 있음을 입증했습니다. .
상대성 공간 4g 프린터.
우주산업 물량
우주 여행의 오랜 문제는 경제성이었습니다. 이 높은 임계값은 약소국이 우주 프로그램을 시작하는 것을 막았습니다. 또한 SpaceX와 Blue Origin이 틀렸다는 것이 입증되기 전에는 민간 부문에서 우주 여행이 결코 실행 가능하지 않을 것이라고 가정했습니다. Relativity Space는 전 세계 국가의 요구를 충족하기 위해 이 산업을 혼란에 빠뜨리는 신생 기업입니다. 위성 및 로켓 발사에 대한 수요가 증가함에 따라 우주 여행에 대한 수요가 기하급수적으로 증가합니다. 현재 우주 산업의 가치는 350억 달러이며 Morgan Stanley에 따르면 1.1조 XNUMX천억 달러까지 성장할 것으로 예상됩니다. 2040 년까지
우주 산업의 거의 50%가 위성 발사이며, 이를 인식한 민간 부문은 저궤도에서 위성을 배포하는 데 더 적합한 보다 실용적인 방식으로 스스로를 조정했습니다. 이것은 여러 면에서 유익합니다. 우주 화물의 필요성이 증가하고 있으며 먼 거리에 있는 외국 행성까지 대량의 화물을 운반하는 데 가장 적합한 솔루션이 필요합니다. 화성과 같은 행성을 테라포밍하려면 다음과 같은 능력이 필요합니다. 지구상에서 제조하고 창조하기 위해 우리는 필요에 따라 화물을 지구에서 한 달 떨어진 곳으로 운송할 것으로 기대할 수 없습니다.
Terran 1 및 Terran R을 사용하는 Relativity Space는 화물 유통의 요구에 중점을 두고 있습니다. Terran 1(85% 3d printed)은 2700lbs의 페이로드를 갖게 되며, 2024년 Terran R 출시를 테스트하고 준비하면서 정보 수집 기술에 크게 전념할 것입니다. Terran R(95% 3d printed)은 적재량은 44,000파운드입니다. Tarran 1은 저궤도 임무에 더 적합하며 Terran R은 2024년 화성 비행을 목표로 합니다.
상대성 공간
상대성 공간은 4.2억 달러 가치 평가 매우 짧은 기간에 1.3만 평방피트 이상의 제조 공간을 확보합니다. 회사는 여러 특허를 부여 3D 인쇄 기술과 일부 합금을 둘러싼 것입니다. 회사는 부분적으로 다른 로켓 제조업체가 공급망과 외부 제조업체에 의존하는 완전한 사내 제조로 인해 그렇게 할 수 있습니다. Relativity Space는 미국 전역에 있는 창고 1개 중 4개에서 이 모든 작업을 자체적으로 수행하고 있습니다. 필요한 모든 기술을 사내에 도입했을 뿐만 아니라 케이프 커내버럴 역사상 네 번째 회사가 됨 전용 발사대를 갖기 위해 Vandenberg 공군 기지에도 기지가 있습니다.
Relativity Space의 독점 기술을 통해 완전히 사내에서 설계된 용접 와이어의 초당 3인치 속도로 알루미늄 합금과 플라즈마 아치 방전 및 레이저 용접을 활용하여 새로 설계된 10d 프린터를 제조할 수 있었습니다. 이를 통해 이전에는 볼 수 없었던 속도로 특정 요구 사항에 맞게 최종 제품을 더 잘 조정할 수 있었습니다. 머신러닝 최적화 보다 유동적인 설계, 많은 경우 제조가 거의 불가능한 부품을 생산합니다.
Ellis와 그의 팀은 금속 뒤틀림과 같은 예상치 못한 몇 가지 기술적 문제를 해결해야 했습니다. 이 경우 팀은 각 합금에 내재된 뒤틀림의 정확한 사양을 학습하고 기계 학습 알고리즘을 활용하여 프로세스에 사용되는 특정 합금에 맞게 프로그램을 더 잘 조정하는 것이 최선의 접근 방식이라고 결론지었습니다. 이를 통해 부품을 생성할 때 부품의 뒤틀림을 측정에 통합하기 위해 그에 따라 계산하고 조정할 수 있었습니다. Ellis는 로켓의 길이에 걸쳐 이 알고리즘이 2인치의 XNUMX/XNUMX 이내의 허용 오차를 가져왔다고 말합니다. 이것은 기계 학습이 제조에 어떤 이점을 제공하는지 보여주는 또 다른 예입니다.
우선 순위 목록을 급증하는 단순화
이전 세대의 로켓 탐사에서는 NASA가 내리는 모든 단일 결정에 중복성이 필수적이었습니다. 잠재적인 오류가 발생할 경우 각 부품에는 최소한 하나의 백업 부품이 있어야 합니다. 이러한 생각은 NASA 로켓의 여러 반복을 통해 엔지니어링 및 제조 결정에서 볼 수 있습니다. 그러나 목표가 부품을 줄이고 로켓 제조를 단순화하는 것이라면 우리는 어디에 서 있습니까? 중복성에 어떤 영향을 미칩니까?
Relative Space의 경우 로켓의 단순화는 중복성에 유리합니다. 부품 수의 감소는 유지 관리의 용이성 및 필요에 따라 부품을 변경하거나 수리할 수 있는 능력과 직접적인 관련이 있습니다. 3D 프린팅의 발전과 고품질 프린터에 대한 크기 요구 사항 감소로 이제 유인 항공기에 3D 프린터를 탑재하고 잠재적으로 식민지 행성에 배치하는 것이 가능해졌습니다.
이것은 Terran 1 및 Terran T 로켓 전체에서 볼 수 있습니다. 1개의 개별 부품에서 생성된 분사 노즐부터 가열된 표면에 직접 인쇄되는 확장 챔버 냉각 시스템에 이르기까지 다양합니다. 이러한 지나친 단순화로 인해 프린터에 맞도록 관리할 수 있는 거의 모든 곳에서 만들 수 있는 보다 안정적이고 비용 효율적인 부품이 탄생했습니다. 이렇게 하면 부품을 분해하고 재조립하기 위한 실습 요구 사항이 없기 때문에 유지 관리 및 가동 중지 시간도 줄일 수 있습니다.
