적층 제조 열교환기의 자격 및 인증

3D 프린팅 열교환기의 자격 및 인증을 둘러싼 복잡한 문제를 자세히 살펴보고, 이 진화하는 분야에 내재된 도전과 기회를 모두 살펴봅니다. 금속 적층 제조(AM)의 광범위한 영역에서 전문가들이 이러한 혁신적인 부품의 검증 및 인증과 관련된 엄격한 프로세스에 대해 역동적인 대화를 나누며 활발한 담론이 진행 중입니다.

자격 및 인증: 차이점은 무엇인가요?

인증은 인증 활동의 기초를 제공합니다. 적층 가공의 맥락에서 품질 검증에는 부품의 설계 데이터, 재료 및 생산 공정을 검증하여 최종 결과물이 광범위한 성능 요구 사항을 충족할 수 있는지 확인하는 작업이 포함됩니다. 부품 자체와 관련된 검증 활동의 경우, 이는 부품이 양산용으로 출시될 때 수행되는 모든 기능 테스트의 기초를 형성하는 데 도움이 됩니다.

인증은 자격 검증에서 관찰된 결과가 공인된 산업 또는 규제 표준(부품 또는 공정에 대한)의 요구 사항을 충족한다는 것을 증명하는 후속 단계입니다. 예를 들어 AMS7003 표준은 레이저 분말 베드 융착(LPBF) 기술을 사용하여 항공우주 부품의 반복 가능한 생산에 대한 제어를 설정합니다. 항공기에 직접 장착될 부품의 경우, 통합되는 부품이 항공기의 전반적인 성능 요구 사항과 호환된다는 확인을 위해 특정 항공기 모델에 대한 형식 인증서 보유자의 인증도 받아야 합니다.

"이 둘의 차이점은 인증은 제품이 실제로 작동하고 성능 요구 사항을 충족하는지 검증하는 것입니다. 반면 인증은 알려진 특정 표준을 준수한다고 주장하는 것입니다.
일반적으로 항공우주 분야에서 일한 경험에 비추어 볼 때, 기본적으로 부품을 모든 요소에 노출시키고 부품을 거의(또는 완전히) 파괴할 때까지 밀어붙이는 검증 과정을 먼저 거치고, 그 뒤에 제품의 신뢰성과 안전성을 입증할 수 있는 상당한 양의 데이터를 확보하여 인증으로 이어집니다." Conflux Technology의 품질 관리자 Andrew Milner의 설명입니다.

컨플럭스 테크놀로지의 자격 보증

효과적인 품질 관리 시스템은 품질 보증과 관련하여 적절한 조직 거버넌스 표준이 마련되어 있고, 필요한 경우 검증 가능한 기록으로 뒷받침되는 접근 방식의 일관성을 유지하기 위해 운영 수준에서 충분한 제어가 구축되어 있음을 보장하는 등 위의 많은 사항을 가능하게 하는 핵심 요소입니다. Conflux Technology의 품질 관리 시스템은 공인 인증 기관으로부터 독립적으로 AS9100D 인증을 받았습니다.

AS9100D 인증이란 무엇인가요?

AS9100D 표준은 항공, 우주 및 방위 제품을 설계, 개발 또는 제조하는 조직을 위한 품질 관리 시스템 요구 사항을 명시합니다. AS9100 표준은 국제 항공우주 품질 그룹(IAQG)에서 개발한 SAE 문서입니다. IAQG는 유럽, 아시아 태평양 지역 및 아메리카 대륙의 대표들로 구성되어 있습니다. 이 표준은 전 세계적으로 인정받고 있습니다. 일부 국가에서는 다양한 번호 지정 방식을 사용하지만 표준은 전 세계적으로 동일하게 유지됩니다.

AS9100에는 ISO 9001:2015 요구 사항뿐만 아니라 항공, 우주 및 방위 산업을 위한 추가 요구 사항도 포함되어 있습니다. AS9100 표준 개정 D의 일부 변경 사항에는 위조 부품 취급에 관한 정보 추가, 제조 품질의 인적 요소에 대한 관심, 제품 안전, 윤리 교육, SIPOC 및 PDCA 도구, 위험 기반 사고, 공급업체 납품 성과 모니터링을 포함한 프로세스 접근 방식에 대한 집중이 포함됩니다.

적층 제조 자격 및 인증

적층 제조 세계에서 이는 표준, 설계 사양 및 최종 사용 성능 목표를 충족하는 인증 부품을 생산하기 위해 시스템/플랫폼, 공정 및 재료를 포함한 전체 적층 제조 공정 흐름이 일정 수준 이상의 인증을 받아야 함을 의미합니다.

열교환기는 산업 혁명 이후 엔지니어링 시스템에 사용되어 왔습니다. 이는 전통적으로 제조된 열교환기의 성능 및 신뢰성과 관련된 높은 수준의 신뢰도가 있다는 것을 의미합니다. 이는 자연스럽게 제조 공정의 성숙도와 공개 도메인에서 사용할 수 있는 지원 데이터에서 비롯됩니다. 반면 적층 제조는 덜 성숙하고 인증 프로세스를 지원하고 속도를 높이는 데 필요한 자격 데이터가 훨씬 더 많습니다.

Conflux는 다양한 시장 업종에서 일하고 있습니다. 자동차, 항공우주, 방어, 에너지, 산업용 마이크로 일렉트로닉스, 모터스포츠, 석유 및 가스- 그 중 일부는 다른 것보다 더 엄격하게 규제됩니다. 그러나 모든 애플리케이션에서 변하지 않는 한 가지 사실은 얇은 벽의 기밀 구조에서 하나의 치명적인 결함/핀 구멍이 성공과 실패를 가를 수 있다는 것입니다.

적층 제조 부품 인증을 위한 중요 고려 사항

부품 인증에 대한 세부 사항과 요구 사항은 이미 많은 경우에 존재하는 산업별 표준에 의해 주도되기 때문에 명확한 경우가 많습니다. 이와는 대조적으로 적층 가공의 자격과 관련된 지식은 일반적으로 여전히 지속적으로 개발되고 있습니다. 장비 OEM은 관련 주제에 대한 다양한 접근 방식을 가지고 있으며, 최종 사용자가 자체 검증 프로세스 및 표준을 개발하고 구현하는 경우도 드물지 않습니다. 콘플럭스는 AM 열교환기 분야를 개척하고 있는 몇 안 되는 기업 중 하나이기 때문에 이 점이 여전히 유효합니다.

고객에게 적층 가공에 대한 확신을 제공하려면 어떻게 해야 할까요?

적층 가공 공정의 적격성과 관련하여 고객으로부터 자주 받는 질문이 있습니다. 규제가 심한 산업과 규제가 덜한 산업 모두에서 AM 열교환 솔루션을 성공적으로 제공한 결과, 이제 모든 질문에 대한 답을 제공할 수 있는 위치에 올랐습니다(물론 모든 질문에 대한 답은 아닙니다).

안정성 및 반복성

"적층 가공은 안정적이고 반복 가능한 제조 방법인가요?"라는 질문을 자주 받습니다. 정답은 '예, 올바른 접근 방식을 사용하면 가능합니다'입니다. 컨플럭스에는 적층 제조 전문가가 있습니다. 팀. 당사의 제조 철학은 적층 가공을 총체적으로 고려합니다. 우리는 작은 것이 결과에 큰 차이를 가져온다는 것을 직접 경험하고 있습니다. 우리는 신중하고 강력한 프로세스 제어를 개발하고 구현했습니다. 이는 제조에 대한 기하학적인 접근 방식과 결합하여 고객에게 항상 최고의 성공 가능성을 제공합니다.

필수 검증 도구인 CT 스캐닝의 고유한 사용법

CT 스캐닝은 적층 가공 연구에서 매우 널리 사용되며, 전통적으로 열교환기를 제조하는 회사에서 일반적으로 사용됩니다. 하지만 적층 제조에서는 흔하지 않습니다. 주된 이유는 비용이 많이 들고 방대한 양의 후처리 데이터를 생성하여 분석하는 데 시간이 많이 소요되기 때문입니다. 컨플럭스 테크놀로지는 공정의 일부로 CT 스캐닝을 활용하는데, 이는 우리가 아는 한 적층 제조 분야에서 완전히 독보적인 기술입니다. CT 스캐닝은 개발 주기를 알리고 속도를 높이기 위한 필수 검증 도구로 사용되며, 고객에게 부품에 파우더와 중대한 결함이 없다는 확신을 조기에 제공합니다.

R&D는 열 기술 선구자로서 우리의 DNA에 있습니다. 저희는 연구 방법론의 일부로 CT 스캐닝을 개발하여 상업적 업무에 도입하고 이러한 이점을 고객에게 전달하기 위해 노력했습니다. 우리는 자체 데이터 관리 도구인 Conflux Quantify. 복잡한 AM 열교환기에서 중대한 결함을 식별하는 것은 건초 더미에서 바늘을 찾는 것에 비유할 수 있으며, 당사의 독점 소프트웨어는 이 프로세스를 자동화하고 결과적으로 더 스마트하고 기술적으로 진보된 열교환기를 개발할 수 있는 도구를 제공했습니다.

또한 CT 스캐닝을 통해 AM 열교환 구조의 준공 표면 마감과 관련된 현상을 특성화하고 조사할 수 있습니다. 재구성된 단층 촬영 데이터를 사용하여 예측 성능의 정확도를 개선하고 최종 사용의 의미를 파악합니다.

"우리는 부품에 무엇이 들어 있는지 파악하기 위해 최선을 다하고 있습니다. 다음이 충족되지 않으면 만족하지 않습니다. 고객에게 어떤 내용을 보낼지 알아야 합니다. 이것이 바로 우리가 이 기술을 사용하는 이유입니다." 이안 포다이스 박사, Conflux Technology, AM 엔지니어

적층 제조의 테스트: 테스트, 테스트, 또 테스트

전산 유체 역학(CFD) 및 유한 요소 해석(FEA) 형태의 시뮬레이션은 AM 열교환기 개발을 위한 중요한 도구입니다. 그러나 테스트를 대체할 수 있는 것은 없으며, AM 열교환기 인증에 있어 경험적 데이터의 중요성은 여전히 중요합니다. 당사의 심층적이고 견고한 개발 프로그램은 다양한 물리적 테스트를 사용하며 일반적으로 다음과 같이 구성됩니다:

1. 압력 및 누출 테스트: 부품에 지정된 증명 압력을 가하는 곳입니다.
2. 열량 측정 테스트: 를 사용하여 열 제거 및 압력 강하와 같은 성능 특성을 결정합니다.
3. 내구성 테스트: 압력 맥동, 열 순환, 충격 및 진동을 수행하여 내구성을 조사하고 더 많은 통계적 신뢰도를 확보합니다.

재료 속성 및 개발

컨플럭스는 열 및 유체 응용 분야를 위한 3D 프린팅 솔루션을 개발하는 데 중점을 두고 있습니다. 따라서 당사는 스스로를 재료 개발 회사로 분류하지 않습니다. 그러나 재료 특성이 적층 제조 기술의 검증 과정에서 갖는 중요성을 충분히 이해하고 있습니다. 이를 감안하여 복잡한 형상을 구현하기 위한 특성화 작업을 수행합니다. 이러한 작업의 결과를 통해 표준 AM 합금에서 최대 성능을 추출하고, 시뮬레이션 정확도를 향상시키기 위해 FEA 및 CFD에 값을 입력하며, 고객에게 제품의 벌크 재료 특성에 대한 확신을 제공할 수 있습니다.

또한 현재 자체적으로 또는 디킨 대학교와 같은 세계적인 재료 연구 기관과 협력하여 여러 연구 프로젝트를 진행 중입니다, 혁신적 제조 CRC(IMCRC),  프론티어 재료 연구소. 프로젝트는 새로운 합금 개발, 표면 코팅 기술 및 공정 파라미터 개발을 통해 Conflux 열교환기의 성능과 수명을 더욱 향상시키는 데 초점을 맞추고 있습니다. 이러한 프로젝트는 Conflux 고객을 위한 결과 개선을 목표로 하며 인증이 필요할 수 있는 재료 및 부품 특성을 정량화하기 위해 상당한 양의 분석 데이터를 통해 뒷받침됩니다.

적층 제조 품질 인증의 미래

적층 제조는 아직 열교환기 생산에 있어 초기 기술이며 적층 제조 품질 인증의 미래는 지속적인 연구와 업계 협력, 모범 사례의 개발에 달려 있습니다. 또한 기술이 발전함에 따라 적층 제조 열교환기의 채택을 늘리기 위해서는 자격과 인증이 매우 중요하다는 것도 분명합니다. 항공우주, 자동차, 의료 등 전통적인 산업에서 적층 제조가 계속 수용됨에 따라 산업별 표준을 개발하고 개선하는 데 더 많은 관심이 집중될 것입니다.

예를 들어 미국 항공우주 및 방위산업체 인증 프로그램(NADCAP)에는 레이저 및 전자빔 파우더 베드 융합에 대한 인증 가능한 표준(AC7110/14)이 포함되어 있으며, 다른 산업에 더 광범위하게 적용할 수 있는 ISO, ASME, ASTM 등 다양한 기관에서 개발 중인 제품별 표준이 많이 있습니다.

컨플럭스는 이 새로운 시대를 정의하는 데 앞장서고 있으며, 새로운 애플리케이션에 개방적이고 매우 복잡한 열 관리 문제에 AM의 이점을 충분히 활용하고자 하는 고객과 협력할 수 있기를 기대하고 있습니다.