적층 제조(3D 프린팅)가 귀사에 맞을까? 실전 의사결정 가이드

적층 제조(Additive Manufacturing), 일명 3D 프린팅은 미래적 참신함에서 널리 보급된 기술로 진화했습니다. 적층 제조가 1980년대 중반부터 존재해왔지만, 지난 5년간 기술 사용과 상용화가 폭발적으로 증가했습니다. 프린터는 더 빨라지고, 저렴해지고, 콤팩트해졌을 뿐만 아니라 플라스틱과 금속 소재 선택지도 끊임없이 늘어나고 있습니다.

적층 제조는 생산 부품 생성과 지원 방식을 바꿔 전통적 방법의 한계를 극복합니다. 적절한 상황에 적용하면 더 높은 효율과 향상된 성능으로 제품을 제공할 수 있습니다. 이점은 여기서 그치지 않습니다. 제품 폐기물 감소부터 복잡한 부품의 저비용, 소량 생산 수익 기회까지 3D 프린팅의 재정적 이점은 풍부합니다.

이 포괄적 가이드는 적층 제조의 정의, 이점, 시작 시 고려사항 등 깊이 있는 정보를 다룹니다!

빠른 링크

• 적층 제조란?
• 제조 시설에서 적층 제조 활용의 6가지 이점
• 적층 제조가 귀사에 맞을까? 구현 전 고려할 5가지 사항
• CMTC와 함께 적층 제조 투자 극대화하기!

적층 제조란?

적층 제조, 또는 3D 프린팅은 디지털 설계로부터 유형의 객체를 생성하는 공정입니다. 기존 2D 프린터가 컴퓨터로 파일을 읽어 천이나 종이에 평평한 2차원 복제본을 출력한다면, 3D 프린팅은 디지털 파일로부터 물리적 객체를 생성하며, 재료를 층층이 쌓아 올려 완성된 3차원 객체를 형성합니다.

적층 제조 기술은 3차원 객체를 한번에 한 미세 층씩 구축합니다. 각 후속 층은 부분적으로 녹은 이전 층에 결합됩니다. 즉, 생산 공정 중 소재를 제거해 구멍 같은 부품 특징을 만드는 대신, 적층 제조 공법으로는 구멍이 완성된 부품에 이미 형성된 채로 부품이 제작됩니다.

적층 소재는 금속 분말, 세라믹, 열가소성 수지, 유리, 심지어 초콜릿까지 거의 모든 유형이 될 수 있습니다. 결과적으로 3D 프린터는 만능이 아니며, 3D 프린팅 옵션이 다양하므로 애플리케이션에 따라 프린터 유형이 달라집니다.

적층 제조는 금속, 플라스틱, 복합 소재 등 다양한 매체로 물리적 모델, 시제품, 툴링 부품, 생산 부품을 제작하는 데 사용되어 왔습니다. 거의 모든 형태를 3D 프린터로 복제할 수 있으며, 부품은 다양한 색상으로, 심지어 한 번에 둘 이상의 소재로 제조될 수 있습니다.

제조 시설에서 적층 제조 활용의 6가지 이점

3D 프린팅은 혁신적인 산업 제조 능력으로 찬사를 받아왔습니다. 전 세계 기업들이 이 제조 기술을 소중한 자산으로 옹호하게 만드는 몇 가지 장점:

개발 비용 절감

이 첨단 제조 기술은 초기 비용 때문에 다소 비싸다는 고정관념이 있습니다. 그러나 장기적 개발 비용 절감으로 비용 절감 효과를 냅니다.

기계 작동 비용 측면에서 3D 프린터 크기에 따라 다릅니다. 대부분 데스크톱 3D 프린터는 노트북만큼 전력을 쓰지만, 일부 대형 산업용 3D 프린터는 상당히 더 많은 전력을 사용합니다. 그럼에도 복잡한 객체를 단일 단계로 생산하는 능력은 더 큰 효율성과 생산성을 가져옵니다.

3D 프린팅의 주요 이점 중 하나는 인건비 절감입니다. 후처리 외에는 대부분 프린터가 자급자족하며 운영자 지원이 거의 필요 없습니다. 3D 프린터 인건비는 고숙련 운영자가 보통 필수인 전통 제조에 비해 사실상 제로에 가깝습니다.

또한 저용량 적층 제조는 전통 제조 대비 비용 경쟁력이 있습니다. 시제품을 사출 성형, 전통 금형, 밀링, 가공 등 다른 제조 방식으로 제작하는 것보다 3D 프린팅이 훨씬 저렴합니다.

제품 폐기물 감소

컴퓨터 프로그램에서 설계를 만들고 프린팅 전송하면, 전통적 시제품 제작의 추가 중간 단계가 제거되어 새 설계 생성 및 생산 시간이 대폭 단축되고 폐기물이 줄어듭니다. 이 디지털-투-디지털 공정이 이를 가능하게 합니다.

또한 3D 프린팅은 턴어라운드를 단축시킵니다. 빠른 반복 생성 능력으로 전통 제조에서 수주, 아니 수개월이 걸렸을 엔지니어링 및 설계 이슈를 조기에 발견할 수 있습니다.

적층 제조는 전통적으로 너무 어렵거나 비싸서 만들 수 없었던 복잡한 설계를 가능하게 합니다. 공정 개발을 금형과 다이스 같은 전통적 방식의 시제품 설계 및 제작에 들이는 시간과 비용을 줄여 달성할 수 있습니다. 시제품 반복에서 부품과 특징이 변경되어 금형을 폐기해야 하는 폐기물도 줄어듭니다.

효과적 설계와 생성에 필요한 시간이 단축되어 최종 부품 설계 결정이 더 빨라집니다. 전반적으로 적층 제조는 폐기물 감소와 지출 축소로 더 효과적이고 효율적인 설계 공정을 제공합니다.

제품 품질 향상

3D 프린팅의 이점은 더 나은 품질의 제품 설계와 공정 개발로 확장됩니다. 적층 제조는 나쁜 인체공학 같은 설계 이슈를 조기에 식별하고 신속히 해결하게 하여 제조업체가 우수한 제품을 만들 수 있게 합니다. 결과적으로 3D 프린팅으로 더 나은 최종 설계로 부품 품질이 향상됩니다.

또한 이 기술 발전으로 엔지니어는 일반적인 제조 방식으로는 비용 효과적이지 않거나 불가능한 복잡하고 정교한 부품을 제작할 수 있습니다. 엔지니어는 더 이상 전통 장비의 제약에 얽매이지 않습니다. 조립, 체결, 용접이 필요했던 일부 부품을 단일 부품으로 프린트할 수 있습니다. 이는 폐기물을 줄이면서 제품에 더 큰 강도와 내구성을 더하고 잠재적 고장 지점을 줄입니다.

3D 프린팅은 열가소성 수지 등 다양한 물질로 부품을 만들 수도 있습니다. 이들 소재 중 일부는 강도와 무결성을 유지하면서 무게를 대폭 줄일 수 있습니다. 강도는 유지하면서 무게를 줄이고자 할 때 매우 유용합니다.

적층 제조는 향상된 품질로 지속적 사용이 가능한 내구성 있는 제품을 만드는 가치 있는 기술이 될 수 있습니다.

진정한 의미의 신속 시제품 제작

예전 '신속' 시제품 제작이란 설계를 제조하는 데 수주 또는 수개월이 걸리던 때를 기억하십니까? 이는 주로 시제품 툴이나 지그를 제작해야 하고, 많은 제조업체가 생산에 집중하느라 단일 시제품 부품 제작에 귀중한 시간을 쓰고 싶지 않아 이 일부를 아웃소싱했기 때문입니다.

적층 제조로 3D 프린터에서 시제품을 설계하고 제작하는 데 수주가 아닌 수시간이면 됩니다! 제조를 위한 설계(Design for Manufacturing) 대신 설계를 위한 제조(Manufacturing for Design)가 가능해졌습니다. 또한 부품은 복잡한 고객 사양을 구체적으로 충족하도록 제작될 수 있습니다. 이는 시제품 제작의 판도를 바꾸는 혁신입니다.

귀사에 무슨 의미일까요? 3D 프린터와 전문성에 상대적으로 작은 투자로 새 제품 모형 신속 제작해 며칠 내 고객 손에 쥐어줄 수 있습니다. 게다가 매우 구체적인 시장 니치를 충족하는 부품을 생산할 수 있어 고수익 제품 생산으로 이어질 수 있습니다.

인재, 전문성, 열정을 귀사로 끌어들이는 수단

밀레니얼 세대 유치 블로그 시리즈 두 번째 글 '밀레니얼 세대 유치와 제조업 미래 보존'에서 적층 제조 등 신기술을 직장에 도입해 이 인구층의 숙련 근로자를 유치하는 방안을 논했습니다. 해당 글에서 언급했듯 적층 제조 장비를 활용해 젊고 숙련된 근로자를 시설로 끌어들일 수 있습니다.

적층 제조가 귀사에 맞을까? 이 제조 기술 구현 전 고려할 5가지 사항

제조 공정의 실질적 변화 구현 시와 마찬가지로, 새 기술을 회사에 도입하기 전 고려하고 탐구해야 할 여러 요소가 있습니다.

적층 제조와 관련된 마인드셋 변화 인식

적층 제조가 제조업체에 강력한 도구지만, 효과적 활용에는 설계 엔지니어와 회사 관리자의 마인드셋 변화가 필요합니다. 적층 제조는 대부분의 설계, 기계, 산업 엔지니어가 학교에서 배운 많은 원칙과 상충합니다.

예를 들어, 전통적으로 금속 판재가 금속 가공 공정의 원자재로 사용되어 왔습니다. 이 판재는 레이저 커팅으로 형상을 만듭니다. 설계 엔지니어의 일은 적절한 크기의 강판을 주문하고 해당 판재 내 부품 네스팅을 최적화해 스크랩을 최소화하는 프로그램을 설계하는 것이었습니다. 강철을 덜 깎아낼수록 스크랩 비용이 낮고 이익이 높습니다.

적층 제조의 경우 공정에서 제거되는 소재 양 감소가 아닌, 필요한 곳에 소재를 추가하거나 설계 단계에서 제거해 부품을 제작하는 방식으로 제품을 쌓아 올립니다. 강판에서 형상을 잘라내는 대신 3D 프린터로 동일한 부품을 쌓아 올립니다. 형상이나 특징이 마음에 들지 않으면 단순히 모델을 변경하고 다시 프린트하면 됩니다! 마음에 드는 설계가 나오면 필요한 만큼 복사본을 프린트할 수 있습니다.

보시다시피 적층 제조가 개입되면 설계 마인드셋이 뒤집힙니다. 고려사항이 공정에서 제거되는 소재 양 감소에서 부품 설계 최적화와 한 번에 하나씩 부품 구축으로 이동합니다.

설계 엔지니어를 3D 프린팅 기술로 재교육하기 위한 단순하고 상대적으로 저렴한 방법들:

학습(Learn)

많은 대학과 커뮤니티 칼리지가 적층 제조 프로그램을 개발했습니다. 학위 전공, 자격증 프로그램부터 워크숍과 세미나까지 다양합니다. 적층 제조 이벤트도 엔지니어와 관리자가 기술에 대해 더 배울 기회를 제공하며, 이는 모든 중요한 공정 변화에 필수적입니다.

독서(Read)

메이크 매거진(Make Magazine) 같은 잡지는 3D 소재 사례를 소개하고 프린터 모델 간 비교를 제공해 회사에 적합한 모델 선택을 돕습니다. 인터넷에도 적층 제조와 3D 프린팅에 대한 풍부한 데이터가 있습니다. 우리 웹사이트에도 적층 제조 정보와 리소스 전용 섹션이 있습니다.

네트워킹(Network)

주변에 물어보고 3D 프린팅을 사용하는 지역 제조업체와 연결하십시오. 그들이 기능을 어떻게 활용하고 역량을 최적화하는지 배우십시오. 제조업체 네트워크, 지역 상공회의소, 이벤트에서 기술 사용자를 찾을 수 있습니다.

실험(Experiment)

개인용 및 데스크톱 3D 프린터 비용은 더 많은 모델 출시와 시장 경쟁 심화로 급격히 낮아졌습니다. 데스크톱 미니 프린터는 500달러 정도로 구매 가능합니다. 적층 제조 운영 도입을 고려 중이라면 하나나 몇 대 구매해 엔지니어에게 제공하십시오. 포드 자동차(Ford Motor Company)처럼 말입니다. 기술로 직접 놀게 하는 것보다 기술을 배우고 마인드셋을 바꾸는 더 좋은 방법은 없습니다. 설계자와 엔지니어가 적층 제조 역량을 더 잘 이해하면 회사 니즈에 맞는 적절한 산업용 적층 기술을 식별하는 게 훨씬 쉬워질 것입니다.

신기술은 두렵지만 흥미로울 수도 있습니다! 향후 5년간 적층 제조의 약속은 스릴 넘칩니다. 맞춤형 기능성 보철 생산부터 대다수 초등학교 교실과 가정에 3D 프린터 보급까지.

CMTC와 함께 적층 제조 투자 극대화하기!

3D 프린터 사용법을 모르면 어떡하죠? 적층 제조가 처음 시장에 나왔을 때 제조업체의 기술 활용을 돕는 리소스는 몇 개 없었고, 있던 것들도 매우 비쌌습니다. 회사에 적층 기술과 귀사 상황에 가능한 애플리케이션을 익히게 하는 다른 무료 또는 저렴한 방법도 있습니다. CMTC는 전문가 발표와 적층 제조 분야 리소스를 포함한 적층 제조 웨비나를 후원합니다.

맞춤형 부품 수요가 지속적으로 증가함에 따라 적층 제조 공정은 미래에 점점 더 관련성이 높아질 것입니다. AM 장비 제조업체들은 더 많은 기업이 이 기술을 채택함에 따라 제조업의 미래가 완전히 변모하는 건 시간문제라고 예측합니다.

CMTC는 이 전진 경로의 중요성을 인식하고 적층 제조로 귀사 제조 기업 변혁을 돕기 위해 여기 있습니다. 더 알아보려면 연락주세요!