○ 본문요약 : ​

영국의 이노베이션(Innovation UK)이 지원하는 MTC(Manuation Technology Centre)는 미래 기술을 창출 및 내장하고 3D 프린팅과 같은 제조 공정을 개발하고 증명함으로써 영국의 산업 성장을 가속화하기 위해 노력하고 있다. 후자는 특히 MTC의 일부인 적층 제조 국립 센터(NCAM)가 중점적으로 다루고 있으며, 그것의 DRAY 연구 프로젝트는 지난 3년 동안 항공우주용 더 강력한 AM 공급망을 구축했다. 그러나 NCAM은 자동차와 모터스포츠 AM 애플리케이션도 지원한다. 이것의 완벽한 예는 옥스퍼드 브루크스 대학의 공식 학생 레이싱 팀인 옥스퍼드 브루크스 레이싱(OBR)이 2020년 전체 전기 목표를 달성하도록 돕기 위해 한 최근의 연구에서 찾을 수 있다.
 

OBR은 영국 공식 학생 경주(FSUK)의 상위 팀 중 하나로, 이전까지 MTC와 함께 여러 프로젝트를 진행해 왔다. 그래서 그 팀은 NCAM이 그들이 다음 단계로 나아갈 수 있도록 도와줄 완벽한 파트너가 될 것이라는 것을 알고 있었다.

포뮬러 학생대회에서 연소 엔트리의 길고 성공적인 역사를 가진 후, OBR은 2020시즌을 위해 전기로 전환하고 있다. OBR 웹사이트는 "OBR은 R&D 플랫폼 역할을 할 새로운 팀 구조와 클래스 2 프로젝트로 세계 최고의 FS팀을 맡을 뿐만 아니라 전기차와 제어 소프트웨어의 혁신 테스트베드 역할을 할 수 있는 플랫폼을 개발하는 것을 목표로 하고 있다"고 밝히고 있다.
 

자동차의 전기 모터 기어박스를 내장하면서 브레이크 마운트, 서스펜션 링크, 휠을 연결하는 복잡한 부품을 제작하는 데 적층 제조를 사용할 수 있는지 확인하는 것이 목표였다.
 

OBR의 찰스 바일레브는 "우리 팀은 세계 최고의 포뮬러 학생 팀들을 차지할 수 있는 플랫폼을 개발할 뿐만 아니라 전기 자동차와 제어 소프트웨어의 혁신을 위한 테스트 베드 역할을 하는 것을 목표로 하고 있었다"고 말했다. 이어 "전기차로 작업하는 지식과 실전 경험을 모두 얻어 성능뿐 아니라 업계에서도 선두에 설 수 있는 계기를 마련했다"고 덧붙였다.
 

NCAM이 최근 설치한 금속 적층 제조 시설은 다양한 금속 AM 기술의 본산이며, 특히 고객이 어떤 응용 분야에서 일하든 최고의 기술을 결정할 수 있도록 도와준다. 이 경우 전자빔 용해(EBM) 시스템인 GE 적층 아크암 Q20 플러스(GE Additional Arcam Q20+)로 밝혀졌다.
 

NCAM의 제품 개발 책임자인 Ruarid Mitchinson은 "협업 사례 연구 프로젝트를 통해 개념 아이디어에서 AM, 제조, 검사 및 후처리 가공에 이르기까지 AM 엔드-제조 공정을 모두 시연할 수 있었다"고 말했다. "가장 흥미진진한 것은 MTC Design for Addression and Process Engineering 전문가들과 긴밀히 협력하여 EBM AM 공정 능력을 충분히 탐구하는 것은 물론 이 지식을 옥스퍼드 브루크스 레이싱 팀에 전파하는 일이었다."
 

일단 EBM이 가장 적절한 기술이 될 것으로 결정되자 NCAM 수석 연구 엔지니어인 에마뉘엘 무잔가자는 OBR 팀이 전기 경주차의 핵심 부품을 개발하고 완성하는 것을 도왔다.
 

"우리는 우리가 할 수 있는 곳이라면 어디든 도와주러 온 겁니다. 실제로 OBR 팀은 이미 90% 정도였던 첨가물을 염두에 둔 강한 개념과 설계를 갖고 있었다"고 미친슨은 덧붙였다. "우리 팀은 프로젝트를 가동하기 위해 심층적인 부가적 전문 지식을 추가하고, 지침을 제공하며, 나머지 10%를 추가할 수 있었다."
 

SmarTech Analysis에 따르면 EBM 기술은 2019년 첫 9개월 동안 "증가 수준"을 기록했는데, 그 중 대다수가 "이 기술의 유일한 상업적 제공자인 GE첨가물과 연계되어 있었다"고 한다.
 

스마텍은 이어 "금속용 전자빔 용해는 레이저 기술에 비해 수년간 상대적으로 틈새시장이었으며, 레이저 시스템이 가까운 미래에도 산업 수익의 대부분을 차지할 것으로 보이지만 EBM 부문은 성장을 위해 성숙된 것으로 보인다"고 덧붙였다.
 

OBR 팀은 부기 없이 큰 부분을 모두 촘촘히 보금자리를 만들 수 있는 디자인 자유도를 높이고, 적은 비용으로 극소수의 지원, 아니 아닌 지원을 할 수 있도록 하는 등 여러 가지 이유로 다른 첨가 방법 대신 EBM 기술을 선택했다. 진공상태에서 고온에서 발생하는 이 공정은 고출력 전자빔을 이용해 치수가 정확하고 응력이 전달되는 부품을 빠르게 인쇄할 수 있으며, 연마재에 버금가는 재료 성질을 특징으로 하는 구성요소가 만들어진다.
 

EBM의 높은 온도로 인해 최소한의 스트레스로 부품을 제작할 수 있고, 심지어 전혀 제작되지 않으며, Ti6Al4V(티타늄) 합금처럼 균열성이 높고 반응성이 좋은 소재로 제작할 수 있어 비용도 저렴하다.

Supported by Innovate UK, the Manufacturing Technology Centre (MTC) works to speed up industrial growth in the UK by creating and embedding future skills and developing and proving manufacturing processes, such as 3D printing. The latter is specifically what the National Centre for Additive Manufacturing (NCAM), part of the MTC, focuses on, and its DRAMA research project spent the last three years setting up a stronger AM supply chain for aerospace. But the NCAM also supports automotive and motorsports AM applications: a perfect example of this can be found in the recent work its Coventry team has done to help Oxford Brookes Racing (OBR), the Oxford Brookes University‘s formula student racing team, reach its 2020 all-electric goal.

OBR is one of the top UK formula student racing (FSUK) teams, and has worked with the MTC on a number of projects before. So the team knew that its NCAM would be the perfect partner to help them take things to the next level.

“After a long and successful history of combustion entries in the formula student competition, OBR is making the shift to electric for the 2020 season. With a new team structure and a class 2 project to serve as a R&D platform, OBR aims to develop a platform to not only take on the top FS teams in the world, but to also serve as a test bed of innovation for electric vehicles and controls software,” the OBR website states.

The goal was to see if additive manufacturing could be used to fabricate a complex part that connects the brake mounts, suspension link, and wheel, while also containing the car’s electric motor gearbox.

“Our team was aiming not only to develop a platform to take on the other top Formula Student teams in the world, but to also serve as a test bed for innovation in electric vehicles and controls software,” OBR’s Charles Boileve said. “It has also given us an opportunity to be on the forefront of not only performance, but also the industry by gaining both the knowledge and hands-on experience working with electric vehicles.”

NCAM’s recently installed metal additive manufacturing facility is home to a variety of metal AM technologies, and the center is particularly good at helping clients determine the best technology for whatever application on which they happen to be working. In this case, it turned out to be the GE Additive Arcam Q20plus, an electron beam melting (EBM) system.

“The collaboration case study project enabled demonstration of the full AM end‑to-manufacturing process; from a conception idea to design for AM, manufacture, inspection and post processing machining,” stated Ruaridh Mitchinson, product development leader at NCAM. “The most exciting thing was working closely with MTC Design for Additive and process engineering experts to fully explore the EBM AM process capability, as well as disseminating the knowledge to Oxford Brookes racing team.”

Once it was decided that EBM would be the most appropriate technology, NCAM senior research engineer Emmanuel Muzangaza helped the OBR team develop and complete the critical part for its electric racecar.

“We’re here to help wherever we can. In fact, the OBR team already had a strong concept and design for additive in mind, which was about 90% there,” Mitchinson added. “Our team was able to add our deep additive expertise, offer guidance and add that remaining 10% in order to get the project up and running.”

According to SmarTech Analysis, EBM technology had “huge growth levels for the first nine months” of 2019, the majority of which “was tied to GE Additive, the only significant commercial provider of the technology.”

“Electron beam melting for metals has been a relatively niche market for many years by comparison to laser technologies, and while laser systems will still command the majority share of industry revenues for the foreseeable future, it appears that the EBM segment is ripe for growth,” SmarTech continued.

The OBR team chose EBM technology instead of other additive methods for several reasons, including increased design freedom that makes it possible to densely nest all of the larger parts without any swelling, and to create very few, or no, supports for less money. The process, which takes place at high temperatures in a vacuum, can rapidly print dimensionally accurate, stress-relieved parts using its high-powered electron beam, and results in components that feature material properties comparable to those of wrought material.

The high temperatures of EBM allow parts to be produced with minimal stress, and even none at all, and it’s also cost-effective, as it allows users to print with crack-prone, reactive materials, like the Ti6Al4V (titanium) alloy, for less money. ​ 

​○ 출처 : ​  

https://3dprint.com/273871/obr-formula-student-racing-team-uses-ebm-3d-printing-to-reach-all-electric-goal/ 

 ​