고객이 직면한 과제
항공 우주 연구를 발전시키기 위한 사명의 일환으로 JAXA(일본 우주항공연구개발기구)는 항공기 재료, 구성요소 및 구조의 품질을 개선하고 비용을 절감하기 위해 혁신적인 기술과 평가 방법을 개발하고 있습니다. 여객기의 경우 품질은 안전을 의미합니다. 따라서 JAXA 항공사업그룹 민간항공팀은 도입하는 모든 생산 방법이 비용을 절감할 뿐만 아니라 내구성, 강도 및 신뢰성의 최고 기준에 부합하는 제품을 생산한다는 것을 절대적으로 확신해야 합니다.
연료 비용의 상승과 에너지 절약에 대한 전 세계적인 관심으로 인해 연료를 덜 소비하는 경량 비행기에 대한 높은 수요가 발생했습니다. 그러나 이러한 목적을 달성하기 위해 사용되는 복합 구성요소 및 구조는 일반적으로 기존의 알루미늄 대응 부품보다 생산 비용이 더 많이 듭니다. Yuichiri Aioki 박사와 그의 고급 복합재 부문 팀은 이 딜레마를 해결하기 위해 연구에 착수했습니다. 특히, 팀은 저비용 복합 구성요소 및 구조 생산에 대한 잠재성을 살펴보기 위해 VaRTM(진공수지이송성형)의 새로운 제조 기술에 집중했습니다. 팀이 발견한 바에 따르면 혁신적인 수지 주입 공정이 기존의 방법을 사용하여 만든 제품보다 무게가 20%나 더 적을 뿐만 아니라 비용도 20% 더 저렴한 복합 부품을 생산할 수 있습니다. VaRTM은 더 적은 수의 부품으로 더 크고 복잡한 복합 구조를 형성하기 위해 오토클레이브 공정 없이 더 간소화된 단면 성형을 적용하여 일반적인 프리프레그 오토클레이브 공정보다 부품 비용과 중량을 줄였습니다.
저비용 생산 공정으로 VaRTM의 효율성을 입증한 Aioki 박사와 그의 팀은 그 다음으로 VaRTM 공정에서 생산된 부품이 비행 중인 항공기가 겪는 복잡한 하중을 견딜 수 있음을 증명해야 했습니다. 이 작업의 핵심 구성요소에는 기계적 테스트가 포함되었습니다. JAXA가 선택한 기계적 테스트 솔루션은 필요한 테스트 요구 사항을 관리할 수 있을 정도로 유연해야 하며 실제 시뮬레이션의 다축 요구 사항을 충족하는 데 필요한 높은 수준의 제어를 제공할 수 있어야 합니다.
JAXA는 최종적으로 MTS와 협력하기로 결정했으며 Aioki 박사에 따르면 선택은 쉬웠습니다. "MTS는 항공기 구성요소 테스트 솔루션에서 입증된 실적을 보유한 기술 선두업체입니다." "또한 우리의 고유한 요구 사항을 정확하고 자신 있게 충족시키는 데 필요한 전문 지식을 보유하고 있습니다."라고 그는 말했습니다.
MTS 솔루션
JAXA의 기계적 테스트 프로그램의 목적은 VaRTM에서 생성된 복합 부품을 고도의 급격한 변화를 포함하여 실제 비행의 까다로운 조건에 적용하는 것이었습니다. 이 프로그램에는 전기체 날개의 정하중 테스트뿐만 아니라 하위 구성요소의 피로 측정 테스트가 포함되었습니다. MTS는 정밀 디지털 제어, 견고한 하중 프레임 및 액추에이터, 고급 응용 분야 소프트웨어, 전문가 서비스 및 지원을 제공하여 JAXA가 이러한 목표를 달성할 수 있도록 도움을 주었습니다.
하위 구성요소 피로 측정 테스트를 위해 MTS는 와이드 패널 시편용 고하중 모델 647.200 유압 그립이 장착된 모델 311.41 서보 유압식 하중 프레임(2500kN)을 제공했습니다. 이 시스템은 다목적 FlexTest® 40 디지털 컨트롤러와 MultiPurpose TestWare® 소프트웨어를 실행하는 PC를 사용합니다.
전기체 날개의 정하중 테스트를 위한 장비에는 고용량 FlexTest 200 디지털 컨트롤러로 구동되는 4개의 소형 MTS 서보 유압식 액추에이터와 AeroPro™ 제어 및 데이터 수집 소프트웨어를 실행하는 클라이언트 PC가 포함되었습니다.
Aioki 박사는 고성능 하드웨어 및 소프트웨어 외에도 MTS 보정 서비스와 현장 교육이 팀의 성공에 매우 중요하다고 말했습니다. “MTS의 보정 서비스는 저희가 실험 데이터를 추적하는 데 중요했습니다. 항공기 테스트에서 테스트 데이터의 추적 가능성은 엄격하게 규제됩니다. 추적할 수 없는 데이터는 승인되지 않습니다.” 그는 MTS 지원과 관련하여 "질문 사항이 생기면 MTS의 전문가가 테스트 일정을 유지하는 데 필요한 답변과 지침을 즉시 제공했습니다."라고 덧붙였습니다.
고객 혜택
MTS 솔루션은 JAXA가 새로운 공정을 수행하여 생산된 복합 부품이 비행 중 항공기에 발생하는 실제 하중을 견딜 수 있다는 사실을 빠르고 확실하게 확인하는 데 도움이 되었습니다. Aioki 박사는 "VaRTM으로 제작한 복합 재료가 엄격한 성능 평가를 거쳤고 항공기 날개에 사용하기에 적합함을 시연했음을 증명할 수 있습니다."라고 말했습니다. "MTS의 전기체 구조적 구성요소 테스트에 대한 깊이 있는 경험은 명백했습니다. MTS는 우리에게 필요한 정확한 테스트 솔루션을 공식화하는 데 필요한 지식을 분명히 갖고 있었습니다."
Aioki 박사는 MTS의 사내 전문가 외에도 MTS가 후원하는 사용자 포럼 및 세미나에 감사를 표했습니다. "아이디어와 모범 사례를 MTS 장치의 동료 사용자와 광범위하게 공유할 수 있다는 것은 연구의 지속적인 성공에 중요한 역할을 합니다."
Aioki 박사는 "MTS 덕분에 일본 기업이 개발한 여객기 인증 테스트를 곧 시작할 것"이라고 말하며 “곧 전 세계에 승객의 안전에 영향을 주지 않으면서 더 가볍고 연료 효율적인 민간 항공기를 제조할 수 있는 안전하고 비용 효율적인 새로운 수단이 제공될 것입니다. 테스트 장비의 신뢰성과 MTS 전문가의 지도가 이러한 성과를 달성하는 데 필수적인 역할을 했습니다.”
