5대 자동차 제조업체가 3D 프린팅을 사용하는 방법

3ERP는 자동차 제조업체가 3D 프린팅이 전면에 제공하는 이점을 활용하는 다양한 방법을 다뤘습니다. 기술이 자동차 산업 내에서 주류 기반을 확보함에 따라 많은 회사에서 주목하고 있지만 많은 회사에서 다양한 기능과 다양한 목적으로 기술을 사용하고 있습니다. 이러한 요구 사항에는 도구에서 예비 부품/공급망 관리, 최종 사용 부품 및 전체 자동차에 이르기까지 모든 것이 포함될 수 있습니다.

이 기술이 얼마나 발전했는지, 업계의 유명 인사들이 이 기술을 어떻게 사용하고 있는지, 그리고 미래 생산 체인에서 이 기술이 어디까지 발전할 것으로 보는지 보는 것은 흥미롭습니다. 이 문서는 세계 최대 자동차 제조업체가 워크플로에서 3D 인쇄를 사용하는 다양한 방법에 대한 통찰력을 제공하는 것을 목표로 합니다.

BMW

대부분의 3D 프린팅은 소량 생산에 사용되기 때문에 3D 프린팅이 허용하는 고유한 요소를 사용하여 사용자 정의하고 복잡성을 추가할 여지가 많습니다. BMW는 사전 개발, 차량 검증, 테스트, 컨셉트 및 쇼 카에서 3D 프린팅을 사용하는 이러한 형태의 설계 및 제조에 대해 낯선 사람이 아닙니다. 그들은 대량 생산을 위해 이 기술을 사용하지만 소규모 생산을 통해 고객의 요구에 정확하게 제품을 맞춤화할 수 있습니다.

이 회사는 적층 제조를 많이 사용하여 "연속 생산 및 신규 고객 제안에 대한 큰 미래 잠재력을 잠재적으로 보고 있습니다. "(BMW 독일 전문가에 따르면). 그들은 이 기술을 사용하여 플라스틱 및 금속 부품을 모두 향상시켰습니다. 그들은 HP와 협력하여 대규모 제조 시스템에서 제품을 생산하는 것으로 가장 유명합니다.

이 목록에 있는 다른 많은 회사와 마찬가지로 BMW는 이를 다른 기술로는 만들 수 없는 부품을 생산하는 수단으로 사용해 왔습니다. 이에 대한 좋은 예는 i8 Roadster의 상단 덮개입니다. 이 구성 요소를 장착하는 것은 전통적인 주조 공정을 사용하면 불가능했을 것입니다. 디자인 가능성을 확장하는 것 외에도 3D 인쇄된 자동차 부품은 내구성이 더 높고 이전 제품보다 무게도 가볍습니다.

마찬가지로 BMW는 아마 섬유로 제조된 3D 프린팅 냉각 샤프트가 장착된 iFE.20 포뮬러 E 레이서를 공개했습니다. 이 부품은 2019년 말에 선보였습니다. 일반 탄소 재료와 비교하여 아마는 더 큰 흡수성과 더 큰 충격 저항을 가지고 있어 포뮬러 E가 열리는 범프와 충돌 장벽이 있는 거리 서킷에서 유리할 수 있습니다. 이로 인해 작업 팀이 재생 가능한 섬유 섬유로 만든 부품을 사용한 최초의 BMW 경주용 자동차가 되었으며 환경 친화적이기도 합니다.

엄지손가락을 보호하는 BMW의 장갑

이 회사는 툴링 및 안전에도 3D 프린팅을 사용합니다. 이에 대한 좋은 예는 배수 구멍의 마개를 마무리하는 데 사용하는 특수 장갑입니다. 이 스토퍼는 엔지니어의 손가락으로 수동으로 설정해야 하므로 엄지에 많은 부담이 가해집니다. 운 좋게도 그들은 작업용 장갑에 장착할 수 있는 3D 프린팅 솔루션을 생각해냈습니다.

회사의 엔지니어들은 자신의 자동차 작업 외에도 외부 프로젝트에 도움을 주고 있습니다. 한 가지 예는 영국 장애인 올림픽 농구 팀을 위한 맞춤형 3D 인쇄 좌석 개발입니다. BMW 엔지니어들은 3D 신체 스캔과 최신 적층 제조 기술을 사용하여 선수들이 보다 발전된 수준의 운동 능력을 보여줄 수 있도록 전체 휠체어를 제작했습니다.

포드

포드의 지그 및 설비

3D 프린팅에 대한 약속이 진행되는 한, Ford는 이 기술을 수용하기 위해 최선을 다하고 있습니다. 이 회사는 적층 제조 센터를 설립하고 해당 작업을 워크플로에 광범위하게 적용했습니다. 플라스틱 및 금속 인쇄물 제작 측면에서 Ultimaker, Stratasys 및 GE Additive와 같은 다양한 회사와 장기적인 파트너십을 맺고 생산 체인 전반에 걸쳐 모든 종류의 AM 애플리케이션용 기계를 제공합니다.

그들은 또한 3D 프린팅을 사용하여 툴링 비용과 시간을 절감합니다. 회사는 공급업체 및 기타 이러한 작업을 기다리는 대신 시설에서 자체 부품을 만드는 것이 더 빠르다는 것을 발견했기 때문입니다. 그들은 또한 전 세계 시설에서 개발하는 지그와 고정구에도 이와 같은 원리를 적용합니다.

그들은 지난 수십 년 동안 3D 프린팅 작업을 확장하여 금속 및 플라스틱 부품을 모두 제조했습니다. "Ford는 지난 수십 년 동안 500,000개 이상의 부품을 인쇄했으며 수십억 달러와 수백만 시간의 작업을 절약했습니다. 기존 방법으로 프로토타입을 제작하는 데 4-5개월이 걸리고 $500,000의 비용이 들었을 경우 3D 인쇄 부품은 수천 달러의 비용으로 며칠 또는 몇 시간 만에 생산할 수 있습니다. ".

이와 유사하게, Ford의 다양한 자회사는 AM 찹을 과시하고 있습니다. 특히 Shelby GT500 뒤에 있는 디자인 팀이 가장 두드러집니다. 올해 그들은 새로운 GT500의 가장 유망한 디자인을 며칠 만에 3D 프린팅하여 개선 및 테스트 단계를 엄청나게 가속화했습니다. 이 속도를 통해 Shelby GT500을 조금씩 빠르게 조정할 수 있어 엄청난 속도로 새로운 물리적 디자인을 가져올 수 있습니다. 그들은 또한 팀이 '그네'라고 부르는 새로운 스포일러-윙 하이브리드 디자인을 개발했습니다. 이 새로운 디자인은 GT500의 인상적인 공기역학적 기능의 두드러진 요소입니다.

에코부스트 엔진

이 회사는 2월에 또 다른 주요 3D 프린팅 이정표를 세웠습니다. 고성능 부품을 다루는 Ford Performance 부서는 자동차 역사상 작업 차량을 위한 가장 큰 금속 자동차 부품이라고 주장하는 것을 3D로 인쇄했습니다. 금속 부품은 트윈 터보 3.5리터 V6 EcoBoost 엔진이 장착된 1977년 Ford F-150 Hoonitruck에 설치되었습니다. 부품 자체는 GE Additive의 Concept Laser X LINE 2000R을 사용하여 인쇄된 알루미늄 매니폴드 입구입니다.

볼보

자동차 3D 프린팅의 가장 저명한 사용자는 아니지만 볼보는 최근 몇 년 동안 이 분야에서 큰 발전을 이루었습니다. 이 목록에 있는 다른 많은 회사와 마찬가지로 볼보는 툴링 및 공급망 관리에 3D 프린팅을 사용해 왔습니다. 3D 프린팅의 사용은 회사의 기계에 생산되지 않은 부품에 대한 새로운 인쇄물을 다시 채우는 데 특히 유용했습니다. 볼보는 대부분 3D 인쇄된 플라스틱 부품을 사용하고 있으며 가까운 장래에 금속 부품의 구현을 기대하고 있습니다.

2018년 현재 회사는 주로 프로토타입 및 툴링에 적층 제조를 사용하고 있습니다. 볼보 건설기계[건설 장비]의 휠 로더 파워트레인 설치 개발 엔지니어인 Fredrick Andersson은 "시제품 제작을 위해 소량의 부품만 생산하면 되므로 무엇이 작동하는지 확인하는 좋은 방법입니다. “우리는 많은 지식을 가지고 있으며 3D 프린팅으로 빠르고 쉽게 변경할 수 있습니다. 이 때문에 새 제품의 출시 시간이 빨라져 우리 회사에 큰 이점이 됩니다. .”

프로토타이핑의 증가된 속도는 테스트 중인 다양한 신기술이 증명하듯이 회사에 큰 도움이 되었습니다. 예를 들어, 볼보 엔지니어들은 회사의 A25G 및 A30G 차량을 위한 새로운 워터 펌프 하우징을 설계했습니다. 그들은 하우징의 내부 유로 설계를 최적화하기 위한 수단으로 시뮬레이션을 실행했지만 새로운 설계를 검증하기 위해 기능 테스트를 수행하기 위해 프로토타입을 제작해야 했습니다. 이 프로젝트의 툴링 비용은 약 $9,090이고 부품 비용은 약 $909입니다. 프로토타입 제작의 리드 타임은 최소 20주였을 것입니다. 반면 프로토타입 3D 프린팅 비용은 770달러에 불과 2주밖에 걸리지 않았습니다.

그러나 2019년에 이 회사는 특히 볼보트럭 지사를 통해 AM 프로세스 측면에서 비용을 높였습니다. 버지니아 주 더블린에 있는 NRV(뉴 리버 밸리) 공장은 올해 제조 세계에서 꽤 많은 헤드라인을 장식했습니다. 그들은 주로 SLS를 사용하지만 다른 AM 방법에도 손을 댔습니다. 이 특정 시설은 3D 프린팅을 사용하여 생산된 작업장에서 사용되는 500개 이상의 제조 도구 및 고정물을 생산합니다. 이 시설은 북미 자동차 엔지니어링의 주요 허브이기도 합니다.

상업용 자동차 외에도 건설 장비도 개발하고 있습니다. 물론 3D 프린팅은 회사 운영의 이 측면에서도 큰 영향을 미쳤습니다. 볼보는 3D 프린팅을 적용하여 굴절식 운반 트럭을 다시 제작하여 프로토타이핑 비용을 10분의 1로 줄였습니다. 또한 이를 통해 소요 시간을 20주에서 단 2주로 줄일 수 있었습니다.

GM

General Motors 및 기타 다양한 지사는 3D 프린팅 기술의 주요 사용자(및 개발자)입니다. 2018년 현재 GM은 툴링 비용으로 연간 30만 달러를 절약하고 있으며 대체 연료원을 사용하는 신기술 개발을 위해 충분한 진전을 이루고 있습니다. 선도적인 자동차 제조업체는 작년에 2023년까지 전 세계적으로 20개의 새로운 전기 및 연료 전지 모델을 출시할 계획이라고 발표했습니다.

그들의 3D 프린팅 작업은 주로 프로토타이핑에 관한 것이지만 확장되고 있습니다. 이 회사는 또한 인쇄 작업을 확장하여 "기술이 향상됨에 따라 규모에 맞게 수만 개의 부품을 생산할 계획입니다. ," GM의 적층 설계 및 제조 이사인 Kevin Quinn에 따르면 이 계획은 향후 5년 동안 전개될 것입니다.

회사의 Warren Tech Center는 매년 대략 30,000개의 프로토타입 부품을 생산합니다. 부품은 플라스틱과 금속 및 분말의 조합을 사용하여 최소 9가지 종류의 재료로 구성됩니다. 주로 프로토타이핑에 사용되지만 회사는 최종 사용 부품도 고려하고 있습니다. 그들은 또한 3D 인쇄 알루미늄 합금 생산을 중단한 Boeing과 HRL 연구소를 공동 소유하고 있습니다.

GM의 글로벌 제조 통합 이사인 Dan Grieshaber는 현재 GM의 공장 대부분에 3D 프린터가 있다고 말했습니다. 회사는 적어도 북미 공장 내에서 더 늘릴 계획입니다. 이러한 움직임으로 인해 GM은 연간 생산 비용에서 수백만 달러를 절약할 수 있을 것입니다. GM은 오랫동안 3D 프린팅에 대한 투자자였으며 다양한 하위 기술입니다. 그들은 공장에서 작업자를 위한 도구와 액세서리를 신속하게 제작하기 위해 이 기술을 적용하고 있습니다. 올해에만 35,000달러의 3D 인쇄 기계를 구현하여 회사가 2년 동안 300,000달러를 절약했다고 ​​밝혔습니다. 툴링 생산이 프린터의 주요 역할이지만 회사가 일상 작업에서 적층 제조의 역할을 늘릴 수도 있습니다.

Autodesk와 공동으로 개발한 GM의 브래킷

Autodesk와의 파트너십은 자동차 제조업체가 제품 라인업에 대체 연료 차량을 추가하려는 목표를 달성하는 데 도움이 될 수 있는 경량 3D 인쇄 부품을 제조하는 데 도움이 되었습니다. 또한 동일한 협업의 일환으로 2019년에 두 회사는 Autodesk 기술로 개발된 스테인리스 스틸로 만든 3D 인쇄 시트 브래킷을 선보였습니다.

2019년 초 GM은 3D 프린팅을 위한 새롭고 새로운 디자인 애플리케이션을 찾고 있었습니다. Michellin과 협력하여 내구성이 뛰어난 새로운 유형의 타이어를 생산하려고 했습니다. Uptis 타이어는 아직 진행 중인 작업이지만 회사는 테스트 단계로 이동했습니다. 그들은 타이어가 100% 지속 가능하고 내구성이 있으며 더 오래 지속될 수 있다고 주장합니다. 또한 생산 중 낭비가 적은 훨씬 친환경적인 대안입니다. 최근 엔지니어들은 미시간주에서 새로운 타이어를 테스트하기 위해 Chevrolet Bolt EV를 사용했으며 2024년에 대중에게 공개될 가능성을 제기했습니다.

포르쉐

Porsche는 주요 부품부터 구형 모델의 공급망 재창조에 이르기까지 다양한 목적으로 3D 프린팅을 사용해 왔습니다. Porsche는 현재 3D 프린팅을 사용하여 매우 구체적인 예비 부품을 생산하고 있지만 광범위하지는 않습니다. 이는 안전을 처음부터 끝까지 보장하기 위해 수행해야 하는 엄격한 품질 표준 때문입니다. 이 회사는 또한 클래식 및 고급 자동차 브랜드에 가깝기 때문에 생산된 전체 수를 적게 사용합니다.

Porsche 959의 클러치 해제 레버와 같은 생산 중단된 구성 요소의 개발을 위해 회사는 레이저 용융을 사용합니다. 그들은 분말 공구강을 사용하고 다른 방법으로 가능한 것보다 훨씬 더 효율적으로 부품을 꺼냅니다.

3D 프린팅의 사용은 또한 회사가 주문형 프린팅으로 전환할 수 있도록 하여 재료, 운송 및 보관과 관련된 훨씬 낮은 비용을 허용합니다. 이것은 또한 이러한 부품에 대한 수요가 많지 않고 지속적인 생산을 유지하는 데 비용이 많이 들기 때문에 유익합니다. Porsche는 이러한 클래식 부품을 되살리기 위해 Markfordged와 협력한 것으로 가장 유명합니다.

주로 생산에 필요한 다양한 부품에 SLM과 SLS를 사용합니다. 포르쉐는 3D 프린팅 부품이 많은 경우 구형 부품보다 우수하다고 밝혔습니다. 현재 제한된 수의 부품을 인쇄하고 있지만 2018년부터 포트폴리오를 확장하고 미래 구성 요소를 테스트하고 있습니다.