최초의 회전익 항공기의 토대를 마련한 러시아계 미국인 비행사이자 항공기 설계자인 Igor Sikorsky가 과거와 현재 항공우주 산업이 직면한 공통의 과제를 가장 잘 요약한 말을 남겼습니다. 바로 항공기 유지보수, 수리 및 정비 작업의 중요성입니다.
Sikorsky의 건조한 유머 감각에도 불구하고, 실제 시나리오에서 피하고 싶은 것은 아래에 설명하고 있습니다. 기민한 조종사를 두는 것은 중요하지만, 비행 중에 엔지니어링 문제를 해결하는 것은 좋지 않은 방식이라는 것입니다. 이상적으로는 평면 이륙 또는 우주선 발사 훨씬 전에 지상에서 문제 해결이 이루어져야 합니다.
오늘날 제조업에서 MRO로 알려진 유지보수, 수리 및 정비 작업은 그 자체로 하위 산업입니다.
전 세계 시장 규모가 6,560억 달러에 달하고 2032년까지 8,000억 달러 이상으로 성장할 것으로 예상되는 가운데, 업계 리더들은 모든 항공우주 응용 분야에서 최대한의 안전을 보장해야 할 의무가 있습니다. 가장 넓은 의미에서 MRO는 기계, 장비 및 시스템을 최적의 작업 상태로 유지하는 데 관련된 공정 및 활동을 의미합니다. 즉, 오작동이 발생하면 수리하고 작동 수명을 연장하기 위해 필요한 경우 분해 조립합니다.
항공우주 및 3D 스캐닝 기술
MRO는 항공, 자동차, 제조, 유틸리티 등의 산업에서 모든 부품, 조립 및 소조립의 신뢰도와 효율성을 보장하기 위해 필수적입니다. 일상적인 유지보수 작업부터 수정 수리까지 모든 것이 해당되며 장비의 분해, 검사, 수리 또는 부품 교체, 재조립이 포함됩니다.
3D 레이저 스캐닝 기술은 본질적으로 데이터 캡처 속도, 결과의 정확성, 휴대성 및 성능의 반복 실행 능력을 갖추고 있어 항공우주 산업에 이상적인 솔루션 입니다. 이는 새로운 공공-민간 부문의 르네상스 덕분에 말 그대로 별들을 위한 도약에 부분적인 도움을 주기도 하였습니다.
이제 업계가 최근의 부족함들을 상당 부분 만회했으니 다음 단계는 성장입니다. 모든 제조 응용 분야와 마찬가지로, 이러한 성장의 중심에는 처리량 증가가 있습니다. 더 많은 부품이 품질 관리 및 검사를 더 빠르게 통과하여 MRO 항공 공정을 가속화합니다. 레이저 스캐닝 장비의 핵심 도구 중 하나가 레이저 트래커입니다.
레이저 트래커에 대해 자세히 살펴보기
레이저 트래커는 우주에서 물체의 정확한 위치를 측정하기 위해 고안된 정밀 측정 장치입니다. FARO® Vantage Laser Tracker와 같은 도구는 레이저 빔을 사용하여 목표 반사체 또는 광반사체를 트래킹합니다. 트래커는 반사체를 향해 레이저 광선을 방출한 다음 빔이 돌아오는 데 걸리는 시간을 측정합니다. 반사체의 위치를 지속적으로 추적함으로써 레이저 트래커는 높은 정확도로 좌표를 확인할 수 있습니다. 이러한 측정은 항공우주 품질 관리, 정렬 및 역설계 요구 사항에 필수적입니다.
대규모 측정 분야에 적합하며, 구체적인 항공우주 분야 사례는 다음과 같습니다.
- 엔진: 제트 및 터보프롭 엔진의 분해조립 및 수리, 성능 및 안전 기준 준수 보장
- 랜딩 기어: 고장을 방지하고 안전한 이착륙을 보장하기 위한 유지 관리 및 검사
- 항공 전자 공학: 내비게이션, 통신 및 모니터링을 위한 전자 시스템 업그레이드 및 수리
- 동체 및 날개: 균열 및 부식을 포함한 구조적 수리
- 유압 시스템: 랜딩 기어, 브레이크 및 비행 제어 표면을 제어하는 구성 요소의 정비
우주선에는 추진기와 추진 시스템은 물론 솔라 패널, 히트 쉴드, 통신 시스템 및 수시로 변화되고 업데이트되는 다양한 과학 장비에 이르기까지 정렬 및 교정 작업이 늘 필수적입니다.
모든 3D 레이저 스캐닝 도구와 마찬가지로, 레이저 트래커는 부품의 정확한 정렬을 보장하는 데 유용합니다. 항공우주 산업의 경우 날개/솔라 패널, 동체/우주선 본체, 엔진 부품(비행기에서 언급된 바와 같이)이 여기에 포함될 수 있습니다. 일반적인 마모와 손상을 정밀 측정하기 위한 구성 요소 검사(저궤도 재진입 속도가 17,000마일을 초과하고 온도가 4,500℉에 도달할 수 있음), 금형 및 고정구의 교정(기계를 만드는 기계가 공차 내에 있는지 확인), 복제 또는 개선을 위해 기존 부품의 세부 모델을 만드는 역설계가 포함될 수 있습니다.
NASA의 달 탐사 계획인 아르테미스 임무를 위해 현재 3개의 오리온 우주 캡슐이 제작 중이며, 네 번째 캡슐의 주문도 완료되었습니다. 네 개의 동일한 우주선이 실제로도 똑같은지 확인하는 데 있어 레이저 트래커와 같은 장치는 매우 유용한 도구가 될 수 있습니다.
'Track' 유지: 하드웨어-소프트웨어 시너지 효과
항공우주 특화된 적용 분야 외에도 대형 부품 조립에 레이저 트래커를 사용하면 추가적인 이점이 있습니다. 그 중 가장 중요한 점은 이 장치의 전반적인 사용 편의성과 휴대성입니다. 기존의 좌표 측정기와 달리 레이저 트래커를 사용하면 측정할 부품을 매번 옮길 필요가 없습니다. 대신 트래커를 부품 쪽으로 가져오면 됩니다. 이렇게 하면 위치를 다시 결정할 일이 줄어들어 시간이 절약되고 정확도가 높아집니다. 또한 레이저 트래커는 CMM에 비해 배우는 시간이 덜 걸리고 사용하기에는 더 안전합니다.
사실, Vantage와 같은 레이저 트래커는 현장에서 측정을 매우 쉽고 빠르게 진행할 수 있어 검사 주기 시간을 최대 75%까지 줄일 수 있습니다. 측정 결과를 몇 초 안에 nominal CAD 데이터와 비교할 수 있으므로 팀이 데이터 기반으로 작업을 수행하거나 다음 작업 단계로 넘어갈 때 확신을 갖고 진행할 수 있습니다. 위에서 언급했듯이 이러한 속도 개선은 작업량을 증가시킵니다. 이는 실제로 항공우주 산업 전체에 엄청난 활력을 불어넣습니다.
또한 FARO® CAM2® Software는 물론 많은 타사 제품과도 뛰어난 소프트웨어 호환성을 제공합니다. 한편, FARO CAM2 Software는 모든 FARO 휴대용 CMM과 함께 사용하도록 특별히 설계되어 작업자가 정밀 측정값을 캡처할 수 있으며 항공우주 품질 보증 및 검사 작업에도 이상적입니다.
실시간 트렌드 및 통계적 공정관리(SPC) 분석을 통해 반복 검사 루틴을 관리하는 데 적합한 이 소프트웨어는 여러 측정 장치를 함께 사용하여 큰 물체를 빠르게 측정할 수 있는 기능, 골든 부품(모든 설계 사양과 공차를 충족하는 것으로 검증된 프로토타입 또는 샘플) 및 기하 공차(GD&T) 측정 시 신뢰할 수 있는 STL 파일 형식의 측정 등급 메쉬화, 또한 부품의 형태, 방향 및 위치의 허용 오차 한계를 식별하는 표준화된 방법인 기하 공차(GD&T) 기능을 지원합니다.
또한 FARO CAM2는 언제든지 측정 데이터와 결과를 조직 내 모든 사람에게 공유할 수 있는 보고 기능을 제공합니다. 또한 사용자 친화적인 적응형 시각적 보고서로 실시간 검사 결과를 제공하며, 공정 변화와 경고에 대한 인사이트를 제공합니다. 이는 시간이 많이 소요되는 재작업과 비용이 많이 드는 스크랩을 방지하여 항공우주 회사가 유지보수, 수리 및 분해조립 작업을 개선할 수 있도록 합니다.
착륙 준비 중
Igor Sikorski의 방대한 지식과 기술적 선견지명이 있었다고 해도 그가 세상을 떠난 후 반세기 동안 세계가 얼마나 발전했는지 정확하게 예측하긴 힘들었을 것입니다.
오늘날 항공우주 산업은 상당히 성숙해졌습니다. 1903년 노스캐롤라이나 주 키티호크에서 12초 동안 120피트 상공에서 비행한 까다로운 프로토타입 복엽기로 시작한 비행은, 보이저 1, 2호 우주선을 고려하면 150억 마일이 넘는 거리를 비행한 셈입니다. 미국 연방항공청(ATO)은 하루에 2900만 평방마일이 넘는 영공에서 45,000편이 넘는 항공편과 290만 명의 항공 승객을 처리한다고 보고했습니다. 이는 연간 1,600만 건 이상의 항공편입니다. 이렇게 빡빡한 일정에 대한 MRO 수요는 엄청나며, 전 세계 항공기 수요는 말할 것도 없습니다.
물론 기록된 마일과 이동 거리는 항공우주 산업의 흥미로운 이야기에서 두 가지 지표에 불과합니다. 모든 항공기, 모든 우주선이 비행에 적합하도록 하기 위해 투입되는 시간, 에너지, 노력 등 보이지 않는 곳에서 이루어지는 작업은 종종 간과됩니다. MRO는 이 모든 것을 가능하게 하는 하위 산업입니다.
그리고 일반적으로 레이저 트래커, 특히 FARO의 VantageS Laser Tracker 와 같은 3D 레이저 스캐닝 도구는 하늘이나 우주로 이동하는 다양한 이동수단의 안전을 근본적으로 개선하는 데 도움이 되고 있습니다. 뿐만 아니라 항공우주 엔지니어들이 재작업, 낭비, 스크랩을 줄이고 시간을 절약하며 작업량을 늘려 업계 전반이 지속적으로 발전할 수 있도록 지속적인 노력을 기울이는 데 도움을 주고 있습니다.
Sikorsky는 오늘날의 기술을 예측하지 못했을 수도 있습니다. 하지만 기적에 가까운 제품 뒤에 숨어 있는 인간의 독창성을 칭찬한 그의 말은 틀린 말이 아니었습니다.
"창의적인 작업은... 인류의 발전에 있어 매우 중요한 요소입니다. 개인의 노력은 여전히 인류를 발전시키는 불꽃으로 남아 있습니다."
항공우주 MRO 공정을 새로운 차원으로 끌어올릴 준비가 되셨나요?