세라믹 하이브리드 베어링: 항공 여행의 발전

100년이 넘는 항공우주 혁신을 통해 팀켄은 헬리콥터 발명부터 최초의 달과 화성 착륙에 이르기까지 많은 항공 최초의 기술을 가능하게 했습니다. 오늘날 팀켄 엔지니어는 마찰 관리, 동력 전달 및 야금에 대한 전문 지식을 적용하여 항공 소방 및 민간 항공기 엔진과 같은 응용 분야에서 신뢰성을 극대화하고 있습니다.

이제 항공기 설계자들은 성능을 최적화하고 다음 단계의 효율성을 달성하기 위해 가능한 한계를 뛰어 넘고 있습니다. 하이브리드 원통형 및 테이퍼 롤러 베어링을 엔지니어링 및 제조하는 팀켄의 역량은 새로운 비행 시대를 위해 항공기 및 회전익기 성능을 최적화할 것입니다.

“120년 이상 동안 우리는 강재의 맥락에서 마찰, 마모, 윤활 및 베어링 설계에 대한 지식을 수집했습니다. 이는 질화규소의 특성을 이해하고 두 가지 모두를 사용하여 성공적으로 설계 및 제조할 수 있는 방법을 이해하는 데 도움이 됩니다.”

존 로리
수석 항공우주 엔지니어

하이브리드 항공우주 베어링: 효율성 향상에 매우 중요
에너지, 비용 및 환경을 보존하려는 열망으로 인해 항공우주 고객은 각 항공기 시스템 및 구성 요소에서 가능한 모든 효율성을 추출하기를 원합니다. 강철로 만들어진 팀켄 항공우주 베어링은 이미 매우 효율적입니다. 미래의 효율성 향상을 달성하기 위해 엔지니어는 시장에 서비스할 수 있는 하이브리드 베어링 유형의 범위를 확장하고 있습니다.

‘하이브리드’ 베어링은 강철 링과 세라믹 롤링 요소를 결합하기 때문에 그렇게 명명된 반면, 보다 일반적인 베어링은 둘 다에 강철을 사용합니다. 세라믹 롤러의 질화규소는 “베어링 등급”으로 사용 가능한 최고 품질입니다.

“질화규소는 베어링 강철보다 거의 두 배나 단단하며 더 가볍고 강하며 더 빠른 속도에서 더 나은 성능을 발휘할 수 있도록 하는 추가 속성이 있습니다.”라고 항공우주 부문 수석 엔지니어인 John Lowry가 말했습니다. “정말 가혹한 조건을 견디고 구름 접촉 베어링에서 잘 작동하는 세라믹입니다.”

항공우주 베어링용 세라믹 롤링 요소에 대한 실험은 1990년대 초 NASA 우주 왕복선 엔진에서 사용하면서 수십 년 전으로 거슬러 올라갑니다. 최적화된 솔루션을 개발하기 위한 경쟁이 가속화됨에 따라 항공기 엔진, 발전기 및 스타터, 회전익기 기어박스의 효율성을 높이기 위해 보다 광범위한 하이브리드 베어링 유형이 등장하고 있습니다.

팀켄 엔지니어들은 최근 방위 항공기 제작업체와 긴밀히 협력하여 기존의 로우 바이패스 터보팬보다 훨씬 더 강력하고 효율적으로 설계된 항공기 터빈 엔진의 개발을 포함하여 여러 애플리케이션을 위한 하이브리드 롤러 베어링을 개발했습니다.

팀켄 마찰공학 전문가들은 일반적으로 롤러에 인접한 베어링 구성요소를 만드는 데 사용되는 다양한 강철 등급에 대해 세라믹 롤러의 강도를 테스트하는 R&D에서 중요한 역할을 했습니다. 재료가 상호 작용하는 방식은 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.

팀켄의 차이점: 독점 제조 공정
“120년 이상 동안 우리는 강철 재료의 맥락에서 마찰, 마모, 윤활 및 베어링 설계에 대한 지식을 수집했습니다.”라고 Lowry는 말합니다. “이것은 질화규소의 특성을 이해하는 것으로 잘 해석되며, 두 가지 모두를 사용하여 성공적으로 설계 및 제조할 수 있는 방법입니다.”

항공우주 프로그램 관리자인 Melissa Kerney는 사용된 질화규소가 사용 가능한 최고 등급이며 매우 높은 표준에 따라 처리된다고 말합니다.

“항공우주 등급 제품을 얻기 위한 차별화는 두 단계로 이루어지며, 두 단계 모두 제조에서 발생합니다.”라고 그녀는 말합니다.

먼저, 질화규소 분말을 이용하여 그물형에 가까운 ‘블랭크’ 롤러를 형성한다. 분말 공식은 재료가 궁극적으로 세라믹 롤러가 되는 ‘블랭크’로 형성되는 것을 견딜 수 있는 방법을 결정합니다.

둘째, 팀켄은 독점 연삭 및 초정삭 공정을 사용하여 정확한 요구 사항에 맞게 이러한 블랭크를 사내에서 마감합니다.

Kerney는 “매우 도전적입니다. “질화규소는 강철보다 훨씬 강하며 마무리, 측정 및 검사에 대해 완전히 다른 접근 방식이 필요합니다. 우리는 재료 과학에 대해 알고 있는 것을 우리의 제조 및 툴링 전문 지식과 결합합니다. 그 결과 산업 검사 요구 사항을 충족하는 내구성이 뛰어나고 안정적인 베어링이 탄생했습니다.”

하이브리드 롤러 베어링 엔지니어링 및 제조가 완전히 개발됨에 따라 팀켄은 질화규소 롤러를 특징으로 하는 업계에서 가장 완전한 테이퍼 및 원통형 베어링 라인 중 하나를 생산하기 위해 제조 능력에 투자했습니다. 팀켄은 2023년까지 항공우주 고객을 지원하기 위해 전체 생산을 시작할 계획입니다.

왜 항공우주와 왜 지금인가? Kerney는 다음과 같이 말합니다. “하이브리드 솔루션이 필요한 가장 까다로운 애플리케이션이며 하이브리드가 최고의 가치 제안을 제공하는 곳입니다.”

팀켄 엔지니어들은 많은 필수 산업에서 베어링 성능을 개선하기 위해 세라믹을 사용하고 있습니다. 작은 세라믹 입자를 특징으로 하는 특수 내마모성 코팅 이 풍력 터빈 및 농업 장비의 효율성을 어떻게 향상하는지 알아보십시오.

Last Updated: 2023/06/21

Published: 2022/05/11