3D 프린팅이 자동차 설계·생산을 혁신하는 5가지 검증된 방법

적층 제조, 즉 3D 프린팅은 의료 기기 제조부터 항공우주에 이르기까지 광범위한 산업에 영향을 미치기 시작했습니다.

하지만 적층 제조의 가장 큰 수혜자 중 하나는 자동차 산업입니다. 자동차 제조사들은 3D 프린팅을 이용해 부품 시제품을 제작하고, 예비 부품 및 맞춤형 부품 라이브러리를 구축하며, 심지어 도로 주행용 차량의 최종 사용 부품을 제작하기도 합니다.

자동차 산업에서 3D 프린팅이 어떻게 큰 효과를 내는지 보여드리기 위해 적층 제조가 자동차 세계를 바꾸는 5가지 뚜렷한 방식을 살펴보겠습니다.

1. 3D 프린팅 자동차

자동차 산업에서 적층 제조의 가장 획기적인 적용 사례부터 시작하겠습니다: 자동차 전체를 3D 프린팅하는 것(타이어, 조향 시스템, 브레이크, 엔진 같은 핵심 부품 제외).

3D 프린팅은 일반적으로 특정 소재와 용도에 적합하지만, 애리조나 기반의 로컬 모터스(Local Motors) 같은 모험적인 기업이 적층 제조 기술을 사용해 자동차 차체 전체를 3D 프린팅하려는 시도를 막지는 못했습니다.

2014년 로컬 모터스는 세계 최초로 3D 프린팅 전기차를 선보였습니다. "스트라티(Strati)"라는 이름의 이 차는 신시내티 인코포레이티드(Cincinnati Incorporated)가 개발하고 오크리지 국립연구소가 운영하는 거대 BAAM(Big Area Additive Manufacturing) 3D 프린터로 하루도 안 되어 3D 프린팅될 수 있었습니다.

로컬 모터스의 선례를 따라 차체 전체를 3D 프린팅하려는 기업은 많지 않지만, 애리조나 기업이 보여준 제조 속도는 자동차 제조사들에게 큰 시사점을 주었습니다.

2. 부품 신속 시제품 제작

많은 주요 3D 프린터 기업들이 이제 자사 기계를 생산 도구로 판매하지만, 적층 제조는 여전히 많은 이들에게 시제품 제작 기술로 인식됩니다. 왜일까요? 빠르고, 소량의 소재만 사용하며, 복잡한 형상 생성이 가능하기 때문입니다.

이러한 이점을 활용하고자 여러 자동차 기업들이 적층 제조로 새로운 부품 시제품을 제작하며, 종종 몇 가지 반복 버전을 3D 프린팅해 무엇이 효과적인지 확인합니다.

사실 자동차 산업은 3D 프린팅을 신속 시제품 제작 도구로 가장 일찍 도입한 산업으로 여겨지며, 포드(Ford)와 BMW 같은 주요 기업들이 1990년대부터 양산 전 단계에서 컨셉 개발을 위해 적층 제조 시스템을 도입했습니다.

3. 환경 영향 감소

3D 프린팅 차량 생산의 또 다른 현대적 전문 기업은 캘리포니아 기반의 다이버전트 테크놀로지스(Divergent Technologies)입니다. 로컬 모터스와 달리 다이버전트는 자동차 전체를 3D 프린팅하려 하지 않습니다.

다이버전트 창업자 케빈 칭거(Kevin Czinger)는 3D 프린팅 차량 제작뿐만 아니라 자동차 제품 주기를 재편하기 위해 회사를 설립했습니다. 그의 철학은 대규모 생산 시설 대신 지역 "마이크로팩토리"를 활용하는 데 중심을 둡니다. 자동차 제조사들이 자동차용 금속 구조 부품을 3D 프린팅함으로써 비용과 환경 영향을 모두 줄일 수 있다는 것입니다.

"선구적인 자동차 설계를 촉진하고 비용을 낮추며 환경 피해를 완화하는 새로운 분산형 자동차 생산 모델이 필요한 시점입니다." 칭거가 작년 말 밝혔습니다.

다이버전트의 시그니처 차량인 블레이드(Blade) 슈퍼카는 무게가 단 630kg(1,389lb)에 불과해 놀라운 가속력을 자랑합니다. 이 3D 프린팅 자동차는 0~97km/h(0~60mph) 가속을 단 2.2초 만에 달성합니다.

4. 주문형 교체 부품

적층 제조 기술의 가장 중요한 용도 중 하나(모든 산업 전반)는 복잡한 시스템의 교체 부품을 신속하게 제작할 수 있는 능력입니다. 이를 업데이트하거나 수리가 필요할 때 고치기 위함입니다.

대량의 예비 부품 재고를 보유하는 대신 주문형으로 교체 부품을 3D 프린팅함으로써 제조사들은 막대한 비용을 절감할 수 있습니다. 필요할 때만 부품을 제작하면 대형 창고를 유지할 필요가 없기 때문입니다.

주문형 교체 부품 3D 프린팅 관행은 자동차 산업에서 점점 더 보편화되고 있으며, 최근 메르세데스-벤츠 트럭(Mercedes-Benz Trucks)이 선택적 레이저 멜팅(SLM) 3D 프린팅 시스템을 사용해 구형 차량용 교체 부품을 3D 프린팅하기 시작한 것이 이를 입증합니다.

작년 안드레아스 도이슐레(Andreas Deuschle) 메르세데스-벤츠 트럭 담당자는 자사의 3D 프린팅 금속 부품이 "기존 방식으로 생산된 부품과 동일한 기능성, 신뢰성, 내구성 및 비용 효율성을 보장할 수 있다"고 말했습니다.

5. 포뮬러 1 기술 발전

적층 제조는 양산차 개발과 유지에 큰 역할을 하고 있지만, 모터스포츠(가장 큰 무대인 포뮬러 1 포함)에서도 점점 더 두각을 나타내고 있습니다.

영국 레이싱 팀 맥라렌(McLaren)은 여러 방식으로 3D 프린팅을 활용합니다. 영국 본사에서 FDM과 폴리젯(PolyJet) 3D 프린터를 사용해 탄소섬유 강화 나일론과 ABS 같은 소재로 시제품 부품을 제작하고, 최종 부품 결정 전 성능을 테스트합니다.

맥라렌은 경기 중에도 3D 프린터를 사용한 것으로 알려져 있습니다. 트랙사이드에 스트라타시스(Stratasys) 기계를 비치해 소형 부품을 신속하게 제작합니다. 일종의 홍보 수단일 수 있지만, 적층 제조가 패스트 레인으로 질주하고 있음을 보여주는 확실한 신호입니다.

3D 프린팅과 자동차 시제품 제작 경험이 풍부한 주문형 제조 전문 기업 3ERP는 적층 제조 자동차 프로젝트는 물론 알루미늄 가공, 사출 성형 등 기타 기술을 통한 자동차 시제품 제작에도 지원을 제공할 수 있습니다.