MIL-STD-810을 통한 국방 분야의 적층 제조 발전

군사 규격(MIL-SPEC) 테스트는 국방에 사용되는 첨가제 부품의 신뢰성을 보장하는 데 매우 중요합니다. 이는 군대 전체에서 사용되는 시스템에 대한 품질 보증의 근간을 형성하며, 환경 테스트를 위한 MIL-STD-810과 같이 프로세스 및 절차에 대한 통일된 엔지니어링 요구 사항을 정의하는 개별 표준을 통해 이루어집니다. 

적층 제조, 특히 금속 3D 프린팅이 계속 발전함에 따라 국방 분야에서의 역할이 빠르게 확대되고 있습니다. 그러나 AM을 통합하는 것은 솔루션을 군용 공급망에 도입하는 것은 특히 기존 MIL-SPEC 프로토콜에 부합할 때 고유한 과제를 안고 있습니다.

이 기사에서는 MIL-SPEC 테스트가 적층 제조, 진화하는 표준 환경과 어떻게 교차하는지, 그리고 업계 혁신이 최첨단 생산과 검증된 신뢰성 사이의 격차를 해소하는 데 어떻게 도움이 되는지 살펴봅니다. 

MIL-SPEC 테스트 이해

MIL-SPEC은 일반적으로 미국 국방부(DoD)에서 군사 장비 및 시스템의 설계, 제조, 테스트 및 성능을 표준화하기 위해 사용하는 포괄적인 기술 문서 집합을 지칭하는 포괄적인 용어입니다.  

가장 널리 알려진 표준 중 하나는MIL-STD-810환경 내구성을 평가하는 데 사용됩니다. 이 표준은 특히 차량, 드론, 항공기 및 전장 장비의 기계 및 전자 하위 시스템과 관련이 있습니다. MIL-STD-810 테스트 시리즈는 미국의 모든 부서와 기관에서 사용하도록 승인되었습니다. MIL-SPEC을 참조할 때 가장 많이 접하는 표준입니다. 그러나 MIL-STD-810은 미국 표준이지만 신뢰성, 최적의 성능 및 상호 운용성을 보장하기 위해 국제 군대에서 널리 채택되고 있습니다.

이러한 테스트 프로토콜을 성공적으로 탐색하는 것은 미션 크리티컬한 방어 환경을 위한 모든 구성 요소에 필수적입니다.
 

MIL-STD-810에는 엄격한 테스트가 포함됩니다. 에 대한:  

• 극한 온도 및 열 순환: 고온 및 혹한 조건에서의 기능 평가. 

• 저기압 및 고도가 높은 조건. 

• 충격 및 진동: 충격과 지속적인 움직임에 대한 복원력 평가. 

• 습도 및 부식: 습기 및 염분 안개 노출에 대한 내성 테스트. 

• 모래와 먼지: 성능을 저하시킬 수 있는 미세 입자로부터 씰을 보호합니다. 

• 폭발성 대기 및 전자파 장애. 

이러한 맞춤형 테스트 프로토콜은 열악한 환경에서 배포할 수 있는 적층 제조 제품의 신뢰성을 검증합니다. 처음에는 군사용 애플리케이션을 위해 개발되었지만 엄격한 테스트 프로토콜로 인해 MIL-STD-810은 석유 및 가스, 광업, 제약과 같은 산업 전반에 널리 채택되었습니다.

AS9100D 인증을 받은 품질 보증은 Conflux 프로세스 전반에 걸쳐 적용됩니다. 출처: Conflux

적층 제조로 MIL-SPEC 표준 충족

적층 가공은 신속한 프로토타이핑, 주문형 제조, 현지화된 생산과 같은 이점과 혁신을 통해 방위 산업 생산을 재편하고 있습니다. 금속 3D 프린팅은 전례 없는 설계 유연성, 신속한 프로토타이핑 기능, 기존 방식으로는 불가능했던 복잡한 내부 형상을 제작할 수 있는 능력을 제공합니다. 이러한 장점은 무게, 효율성, 부품 통합이 중요한 항공우주, 무인 시스템, 열 관리 부품에 특히 유용합니다. 

방위 산업에서 적층 제조 부품이 직면한 과제는 다른 산업과 다르지 않습니다. 기록 데이터가 적은 최신 제조 공정을 테스트, 검증 및 인증하는 방법, 테스트 중 지연 없이 적층 제조의 속도 이점을 유지하는 방법 등이 바로 그것입니다.

이러한 새로운 제조 방식을 기존 자격 검증 프로세스에 맞추면 복잡성이 증가합니다. 예를 들어

• AM 표준는 아직 모든 국방 분야에 걸쳐 보편적으로 정의되어 있지 않아 평가 기준이 일관되지 않습니다. 

• 데이터 부족운영 환경에서의 장기적인 성능을 위해 실험실 결과가 좋더라도 극장에서 정확한 조건을 재현하는 어려운 과정으로 인해 수용이 늦어질 수 있습니다. 

• 부품의 자격 부품은 더 빨리 개발될 수 있지만, 기술이 상대적으로 미성숙하기 때문에 의존할 수 있는 기존 검증 데이터가 적기 때문에 적층 제조에 더 오랜 시간이 걸리는 경우가 많습니다.
   

이러한 장애물에도 불구하고 테스트 방법을 개선하고 AM 기술을 더 잘 수용하도록 규제 프레임워크를 조정하는 데 있어 상당한 진전이 이루어지고 있습니다. 

MIL-SPEC 테스트는 방위 등급 구성 요소에 대한 신뢰의 토대입니다. 출처: Bautista, Pexels.com

국방 애플리케이션을 위한 적층 제조 테스트의 발전과 혁신 

컨플럭스는 적층 제조 혁신 기업으로서 다양한 분야의 진화하는 요구 사항을 적극적으로 지원하고 있습니다. 구성 요소 수준의 문제를 극복하기 위한 선제적인 접근 방식을 통해 고급 테스트에 상당한 투자를 하고 주요 파트너 및 고객과 협력하여 고유한 데이터 기반 검증 전략을 개발했습니다.
 

고급 테스트 방법

비파괴 검사(NDT) 및 검사 기술을 사용하면 열 솔루션의 구조를 손상시키거나 변경하지 않고 재료, 구성 요소 및 시스템의 특성, 무결성 및 기능을 평가할 수 있습니다. 저희는 X-레이 컴퓨터 단층 촬영(CT) 스캔과 같이 널리 알려진 방법을 활용합니다.

여기서 한 걸음 더 나아가, 저희는 다음과 같은 협업을 통해 호주 원자력 과학 기술 기구 (ANSTO)는 호주 싱크로트론(고에너지 입자 가속기)을 사용하여 보이지 않는 미세한 구조적 특징을 밝혀내는 획기적인 검사 기능을 제공합니다. 이러한 통찰력을 통해 열교환기의 초박형 벽에 대한 놀라운 검사 역량을 확보할 수 있습니다. 또한 재료 선택과 공정 제어 모두에 정보를 제공하여 적층 제조 품질 검증의 과학적 근거를 강화합니다. 
 

데이터 기반 자격 검증 접근 방식 

Conflux는 재료 및 성능 데이터의 광범위한 디지털 데이터베이스를 지속적으로 구축하여 검증되고 반복 가능한 벤치마크를 통해 검증 주기를 단축할 수 있도록 지원합니다. 데이터 기반 검증으로의 전환은 최근 국방 전략 및 예산 프레임워크에 따른 국방부의 목표와도 밀접하게 맞닿아 있습니다. 모델링과 시뮬레이션을 활용하여 부품의 유효성에 대한 경험적 증거를 제공함으로써 검증 프로세스를 간소화할 수 있습니다. 

데이터는 자격 인증 프로세스의 발전을 뒷받침합니다. 출처: 명사 프로젝트의 Lars Meiertoberens의 스툴 아이콘

진화하는 표준과 국방부 개혁: 적층 가공이 나아갈 길 

AM과 MIL-SPEC 테스트의 시너지 효과는 국방 역량을 재정의할 준비가 되어 있습니다. AM의 유연성과 MIL-STD-810 준수가 보장하는 견고성을 결합함으로써 군대는 새로운 수준의 준비태세와 효율성을 달성할 수 있습니다.  2031년까지 전 세계 군용 3D 프린팅 시장이 1조 4천 75억 달러에 달할 것으로 예상되는 가운데, 표준화되고 신뢰할 수 있는 테스트 프레임워크의 역할은 여전히 중요할 것입니다.

방위 산업이 발전함에 따라 기존 프로토콜은 애자일 제조를 더 잘 수용하도록 재정의되고 있습니다. 새로운 기술은 연구실뿐만 아니라 현장에서도 그 가치를 입증하고 있습니다.

현대화의 필요성을 인식한 국방부는 성능 기반 및 상용 사양을 선호하는 지나치게 규범적인 군 고유의 표준에 대한 의존도를 줄이기 위한 지속적인 개혁에 착수했습니다.

주요 결과는 다음과 같습니다: 

성과 기반 기준: 부품의 '제작 방법'에서 '성능'으로의 전환을 통해 AM 설계의 자유도가 높아졌습니다. 

디지털 스레드 및 데이터 공유 프레임워크: 반복 설계 및 시뮬레이션 기반 검증 기법 지원. 

공급망 유연성 향상: 주문형 부품을 생산하는 AM의 기능은 물류를 간소화하고 특히 레거시 시스템이나 까다로운 환경에서 현지화된 제조를 지원합니다.

이러한 노력은 AM과 같은 신흥 기술이 더욱 중요한 역할을 할 수 있는 보다 역동적인 테스트 및 규정 준수 환경을 조성하고 있습니다. 적층 제조는 단순히 국방 분야에 적응하는 데 그치지 않고 미래를 설계하는 데도 도움이 되고 있습니다.

혁신적인 설계 방법과 강력한 검증 프로세스를 연계하는 것은 군용 애플리케이션에서 적층 제조의 잠재력을 최대한 실현하여 미래의 방위 시스템을 위한 더 스마트하고 가볍고 뛰어난 성능의 솔루션을 실현하는 데 핵심적인 요소입니다.