적층 제조의 4가지 유망한 자동화 동향

1. 설계 자동화

AM에서 디지털 종단 간 워크플로를 만드는 것은 설계 프로세스를 자동화하는 것으로 시작됩니다.

그러나 AM의 설계 자동화는 달성하기가 쉽지 않습니다. 대부분의 AM 부품은 대부분의 경우 여전히 수동으로 설계됩니다. 한 사례 연구에 따르면 시간이 많이 걸리는 수동 AM 설계 프로세스는 엔지니어의 작업에 몇 시간이 소요될 수 있으며 전체 부품 비용의 최대 50%에 달합니다.

설계 프로세스를 보다 효율적으로 만들기 위해 업계의 소프트웨어 회사는 지난 몇 년 동안 도구를 발전시켜 왔습니다.

오늘날 업계는 설계 프로세스의 속도를 높이고 엔지니어가 기계에서 무엇이든 인쇄하기 전에 설계 옵션을 신속하게 평가할 수 있도록 하는 자동화된 솔루션을 제공할 수 있습니다.

예를 들어, Ford는 자동화가 도구 설계 시간을 몇 시간에서 몇 분으로 줄이는 방법을 보여주었습니다.

이 자동차 제조업체는 독일 소프트웨어 회사인 Trinkle과 협력하여 자동차의 윤곽에 맞게 도구의 형상을 자동으로 생성하고 새 지그의 기초를 형성할 수 있는 소프트웨어에 액세스할 수 있었습니다. 엔지니어는 간단한 클릭으로 핸들, 고정용 자석 마운트 및 에지 가이드와 같은 요소를 추가할 수도 있습니다.

이 부품에 대한 설계 프로세스를 자동화하여 몇 시간의 작업을 절약하고 설계 단계를 단 10분으로 단축했습니다. Ford는 이 접근 방식이 도구당 수천 유로를 절약할 수 있다고 믿습니다.

또 다른 예로 하드웨어 제조업체인 Stratasys는 소프트웨어 회사인 nTopology와 협력하여 FDM 프로세스용 지그 및 고정구 설계를 자동화하는 솔루션을 개발했습니다.

Fixture Generator라고 하는 이 새로운 솔루션을 통해 엔지니어는 간단한 드래그 앤 드롭 방식으로 툴링 부품을 준비할 수 있습니다. 최종 사용 애플리케이션을 염두에 두고 부품 설계를 최적화하는 nTopology의 토폴로지 최적화 소프트웨어 엔진을 사용하여 이를 수행합니다.

AM 설계 단계를 덜 수동으로 만드는 것은 3D 프린팅 산업의 지속적인 성숙을 의미합니다. 설계 자동화는 AM 채택자가 수동 설계 프로세스와 관련된 시간과 비용을 줄이는 데 도움이 됩니다.

더 중요한 것은 디자인 변형의 생산을 자동화된 고효율 프로세스로 전환함으로써 대량 맞춤화와 같은 새로운 애플리케이션과 비즈니스 모델을 지원한다는 것입니다.

추가 자료:3D 인쇄 및 대량 맞춤화:오늘날 우리는 어디에 있습니까?

2. 개방형 API로 AM 데이터 공유 자동화

AM 산업은 점점 더 개방되고 있습니다. 더 많은 솔루션 제공업체가 통합되고 상호 운용 가능한 3D 인쇄 워크플로를 만들려고 함에 따라 폐쇄형 독점 시스템의 지배가 끝나가고 있습니다.

이를 지원하는 한 가지 경향은 개방형 API(응용 프로그래밍 인터페이스)를 사용하는 것입니다. API는 한 소프트웨어 응용 프로그램이 다른 소프트웨어 응용 프로그램과 통신할 수 있도록 하는 소프트웨어 중개자입니다. API는 서로 다른 시스템을 통합하는 데 중요한 역할을 합니다.

워크플로가 상당히 복잡하고 고립될 수 있는 AM에서 업계 관계자들은 자동화를 가능하게 하고 데이터 사용을 확장하는 API 세트를 제공하는 것의 중요성을 인식하고 있습니다.

최근 여러 3D 프린터 제조업체에서 원활한 데이터 흐름 및 통합을 지원하기 위해 API를 파트너에게 출시했습니다.

한 가지 예는 HP와의 최근 협력입니다. 반면 HP는 당사의 적층 MES 시스템과 통합하기 위해 개방형 API를 제공했습니다. 이 통합을 통해 HP Multi Jet Fusion 사용자는 기계를 당사 소프트웨어에 연결하여 AM 시스템에 대한 데이터를 모니터링하고 수집할 수 있습니다.

비슷한 맥락에서 Stratasys는 3D 프린터와 엔터프라이즈 소프트웨어 솔루션 간의 더 쉽고 빠른 데이터 공유를 위해 API 연결성을 개선했다고 발표했습니다.

이러한 예는 업계가 하드웨어 기능과 소프트웨어 구현 간의 격차를 줄이는 방향으로 올바른 방향으로 움직이고 있다는 사실을 지적합니다. API는 둘 사이의 근본적인 다리를 제공하여 상호 운용성을 지원하는 통합 생태계를 만드는 데 도움이 됩니다.

추가 자료:3D 프린팅 소프트웨어의 5가지 흥미로운 트렌드

3. 후반 작업 프로세스 자동화

PostProcess의 2nd Annual Post-Printing Trends Report에 따르면 기업의 AM 비용 중 46%가 후처리와 관련된 것으로 추정됩니다.

프로토타입이든, 도구 조각이든, 최종 사용 제품이든 상관없이 대부분의 AM 부품에는 일정 수준의 후처리가 필요합니다. 이것은 지지 재료를 제거하는 것만큼 간단할 수 있지만 최종 제품을 사용할 준비가 되기 전에 분류, 염색, 연마 및 기타 공정을 포함할 수도 있습니다. 대부분의 후처리 작업은 거의 전적으로 육체 노동에 의존합니다.

최근 기계 학습 및 후처리 하드웨어 및 소프트웨어의 발전 덕분에 이제 AM 후처리의 거의 모든 부분을 자동화하여 인건비를 절감하고 프로세스 효율성을 크게 개선할 수 있습니다.

3D 프린터의 빌드 플랫폼에서 부품을 자동으로 추출한 다음 가이드 차량의 도움을 받아 다음 후처리 스테이션으로 이동할 수 있는 새로운 시스템이 시장에 진입하고 있습니다.

많은 AM 기계 제공업체도 한 수준 또는 다른 수준에서 자동화를 약속했습니다. 예를 들어 EOS는 다양한 모듈, 운송 시스템 및 제어 센터 소프트웨어를 결합하여 AM 워크플로우의 장착, 포장 풀기, 운송 및 체질 단계를 통합하는 공유 모듈 개념을 개발했습니다.

바인더 분사 공정을 자동화하기 위해 금속 바인더 분사 전문업체인 ExOne은 빌드 박스의 효율적인 운송을 가능하게 하도록 설계된 새로운 X1D1 AGV(Automated Guided Vehicle) 개념도 출시했습니다.

또한 흥미로운 점은 3D 프린터에서 분말 체질, 청소 및 마무리 스테이션으로 부품을 운반하는 다축 로봇 시스템의 사용이 증가하고 있다는 것입니다.

하드웨어 회사 Renishaw는 로봇을 사용하여 금속 AM에서 가장 시간 소모적인 프로세스 중 하나인 서포트 제거를 자동화할 수 있는 방법을 선보였습니다. 이 회사는 자동 지원 제거를 위한 로봇 시스템을 개발한 신생 기업인 Additive Automations와 파트너 관계를 맺었습니다.

초기 결과는 지지대 제거의 로봇 자동화가 부품당 평균 비용을 무려 25%까지 줄일 수 있음을 보여주었습니다. 이 프로세스에 사용되는 로봇에는 AM 부품의 형상을 결정하기 위해 데이터를 수집하는 통합된 힘 센서가 있습니다.

그런 다음 소프트웨어는 디지털 트윈 기술을 사용하여 데이터를 분석합니다. 그런 다음 출력은 엔드 이펙터 도구를 사용하여 제거할 수 있도록 지지 구조의 위치를 ​​결정하는 데 사용됩니다.

또한 AM Flow와 같은 일부 회사는 분류, 피킹, 포장 및 운송과 함께 빠르고 자동화된 AM 부품 식별을 제공하는 모듈식 솔루션을 전문으로 합니다. AM Flow는 앞으로 자동화된 ID 태깅을 개발하여 종단 간 디지털화된 워크플로에서 AM 부품에 대한 전체 추적 기능을 위한 기반을 마련하고자 합니다.

AM에서 후처리를 자동화하면 기술 사용을 확장할 때 경제성이 완전히 바뀝니다. 공장 레이아웃에서 훨씬 더 높은 유연성을 가능하게 하고 제조업체가 디지털의 신속한 생산을 위해 이 기술을 채택하는 것을 실현 가능하게 합니다.

추가 자료:3D 인쇄와 로봇 공학을 결합하여 스마트 공장 만들기

4. 3D 인쇄 주문 처리 및 AM 생산 관리 자동화

수동 후처리와 관련된 직접 비용 외에도 부품 견적 및 AM 주문 처리를 위한 작업자의 시간, 인쇄 작업 예약을 위한 작업자의 시간과 같은 숨겨진 비용도 있습니다.

부품 비용을 계산하고, 스프레드시트에 데이터를 입력하고, 투박한 솔루션을 사용하여 생산을 예약하는 것은 작업자의 시간 중 하루에 몇 시간이 소요되어 AM의 생산성을 제한할 수 있습니다.

AM이 빠르게 성숙함에 따라 기업은 확장 가능한 성장을 보장하기 위해 AM 생산 관리 프로세스를 자동화해야 한다는 것을 곧 깨달았습니다.

더 큰 생산 효율성에 대한 요구는 AM 기술에 맞춰진 워크플로 관리 및 제조 실행 소프트웨어(MES) 개발을 시작했습니다.

MES에 대한 추가 정보:적층 제조 실행 시스템에 대한 초보자 가이드

오늘날, 적층형 MES 및 워크플로 소프트웨어는 이전에 수동 프로세스를 디지털화함으로써 기업이 자동화를 통해 인건비를 절약하는 데 도움이 될 수 있습니다.

예를 들어, 글로벌 2D 프린팅 및 IT 회사의 3D 프린팅 시설은 3D 프린팅 부품 견적 및 주문 관리를 위해 AMFG의 MES 소프트웨어를 사용하고 있습니다. 스프레드시트에서 자동화된 솔루션으로 전환함으로써 회사는 견적 시간을 거의 80% 단축할 수 있었습니다.

적층 제조에서 주문 처리 및 생산 관리 프로세스를 자동화하면 궁극적으로 AM이 단순히 소량 애플리케이션을 위한 도구가 되는 것 이상으로 도움이 될 것입니다. 그것은 확장 가능하고 통합되고 비용 효율적인 대량 생산을 위한 기반을 형성할 것입니다.

추가 자료:MES를 통한 적층 제조 문제 해결

완전 자동화된 AM 공장에서 얼마나 멀리 떨어져 있습니까?

설계에서 마감까지 AM 프로세스의 자동화는 인건비를 줄이고 생산성을 높여 자본을 절약할 수 있는 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다.

NextGenAM이라는 파일럿 프로젝트에서 볼 수 있듯이 자동화는 생산 비용을 최대 50%까지 줄일 수 있습니다. 또한 자동화된 제조는 인적 오류와 스크랩을 최소화하여 프로세스의 일관성을 높일 수 있습니다.

오늘날 시장에서 사용 가능한 자동화 솔루션은 불과 몇 년 전의 초기 단계 프로젝트 및 파일럿에서 크게 발전했습니다.

AM 자동화의 이점을 최대한 활용하려면 기업이 경험을 경쟁 우위로 더 빠르게 전환할 수 있도록 지금 전환을 시작해야 합니다.

많은 기술 혁신과 마찬가지로 AM의 자동화에 기꺼이 베팅하려는 초기 움직임과 위험을 감수하는 사람들은 미래의 디지털 제조에 대한 보상을 얻을 것입니다.

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