300개의 부품을 단 7개로 줄임: General Electric의 적층 제조 기술의 이점

Apr 17, 2024

General Electric의 가장 크고 강력한 상업용 항공기 엔진에는 다양한 적층 제조 기술이 통합되어 있습니다.

적층 제조 기술 덕분에 General Electric은 300개 이상의 엔진 부품을 GE9X 엔진의 단 7개 부품으로 결합했습니다. 적층 제조 기술은 CAD(Computer Aided Design) 소프트웨어 또는 3차원 물체 스캐너를 사용하여 기계가 특수 재료를 층층이 정확한 기하학적 형태로 증착하도록 지시합니다.

CAD 소프트웨어의 설계 정보는 재료를 특정 형태로 배치할 때 노즐이나 프린트 헤드의 경로를 안내합니다. 각각의 연속적인 층은 용융되거나 부분적으로 용융된 물질로 이루어진 이전 층에 결합됩니다. 전체 부품이 생성될 때까지 프로세스가 반복됩니다.

느슨하거나 융합되지 않은 재료는 후처리 중에 제거되어 다음 부품을 위해 재활용됩니다. 적층 제조 공정은 원하는 형태를 얻기 위해 재료를 가공, 밀링 또는 조각하는 기존 공정과 다릅니다.

GE9X는 상업용 항공 시장에서 가장 크고 강력한 항공기 엔진입니다. GE90에서 파생된 하이 바이패스 터보팬은 대용량 팬, 고급 소재, 더 높은 바이패스 및 압축 비율을 특징으로 합니다. 최대 134,300lbf(파운드힘)의 추력을 생성할 수 있는 이 엔진은 이전 모델보다 5% 더 강력합니다.

그 능력에도 불구하고 엔진의 현재 이륙 추력은 110,000lbf로 평가됩니다. 고급 소재와 공정으로 인해 엔진이 더욱 효율적이고 조용해지며 배기가스 배출이 줄어듭니다. General Electric의 GE9X는 Boeing의 최신 777 제품군인 Boeing 777X를 위해 특별히 설계되었습니다.

터보팬 엔진의 핵심은 코어라고도 알려진 고압 압축기입니다. 압축기는 들어오는 공기가 연소에 이상적인 최적의 압력으로 압축되도록 보장합니다. 이는 공기를 점진적으로 압축하는 일련의 압축기 단계(회전 블레이드 및 고정 날개)로 구성됩니다.

기존 설계에서는 각 단계의 압축기 블레이드가 디스크나 드럼에 개별적으로 부착됩니다(스페이서, 리테이너 및 볼트 사용). 디스크(또는 블레이드 디스크)는 로터 디스크와 블레이드로 구성됩니다. 각 회전 단계는 수백 개의 개별 부품으로 구성될 수 있습니다.

GE9X 엔진 고압 압축기의 처음 5단계는 블리스크(결합 블레이드 디스크)로 간주됩니다. 블리스크는 적층 제조, 일체형 주조 또는 단순히 개별 블레이드를 로터 디스크에 용접하여 디스크와 회전 블레이드를 연결하는 단일 부품으로 구성됩니다.

디스크에 블레이드를 부착할 필요가 없으므로 압축기의 구성 요소 수가 줄어듭니다. Blisks는 항력을 크게 최소화하고 GE9X 엔진의 전체 효율성을 최대 8%까지 높입니다. 또한 이 설계는 블레이드의 더브테일 슬롯(부착물)에서 균열이 시작되고 전파되는 원인을 제거합니다.

Blisks는 매우 높은 기준에 맞춰 엄격한 조화 진동 테스트와 동적 밸런싱을 거칩니다. 이는 더브테일 부착의 감쇠가 블리스크에 존재하지 않기 때문입니다. 블리스크의 중요한 단점은 작은 찌그러짐을 넘어 블레이드가 손상되면 블리스크를 수리하거나 교체할 수 있도록 엔진을 완전히 제거해야 한다는 것입니다.

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적층 제조 기술 외에도 경량의 초강력 소재를 사용하는 것도 GE가 부품 수를 줄이는 데 도움이 되었습니다. 예를 들어, GE는 고급 소재를 사용하여 더 얇고 가벼우며 효율적인 팬 블레이드를 제조했습니다. 이에 비해 GE90은 22개의 블레이드로 구성되어 있고 GEnx는 18개의 블레이드를 보유하고 있으며 3개 중 가장 큰 GE9X는 16개의 블레이드만 포함합니다.

GE가 GE9X 엔진에 사용하는 적층 제조 기술에 대해 어떻게 생각하시나요? 댓글 섹션에 알려주십시오.

작가 - Omar는 박사 학위를 소지한 항공 애호가입니다. 항공 우주 공학. 수년간의 기술 및 연구 경험을 바탕으로 Omar는 연구 기반 항공 실무에 중점을 두는 것을 목표로 합니다. 업무 외에도 Omar는 여행, 항공 현장 방문, 비행기 관찰에 대한 열정을 가지고 있습니다. 캐나다 밴쿠버 소재