3D 프린팅으로 제조 비용을 줄이는 6가지 방법

3D 프린팅의 발전은 기술이 더 빨라지고 프로세스가 더 자동화되고 생산량이 증가하고 있음을 보여주었습니다. 3D 프린팅은 이제 기업에 상당한 생산 가치를 제공하는 수준으로 발전했습니다. 이 가치의 한 측면은 설계에서 제품 개발 및 생산에 이르기까지 제조의 모든 영역에서 제조 비용을 크게 절감할 수 있다는 것입니다. 제조 단계 전반에 걸쳐 그 가치를 보여주는 3D 프린팅과 함께 우리는 이 기술이 기업의 제조 비용을 줄이는 데 도움이 되는 6가지 방법을 공유할 것입니다.

1. 제품 개발

제품 개발 또는 더 정확하게는 신속한 프로토타이핑이 3D 프린팅의 주요 사용 사례 중 하나로 남아 있으며 그만한 이유가 있습니다. 프로토타입 제작에 3D 프린팅을 사용하면 기업이 신제품 개발 비용을 크게 줄일 수 있습니다. 3D 프린팅은 디지털 CAD 데이터를 기반으로 하기 때문에 프로토타입을 반복 제작하려면 디자인만 변경하면 됩니다. 이는 기업이 기존 제조 방법보다 훨씬 빠르고 훨씬 저렴한 비용으로 제품을 여러 번 반복할 수 있음을 의미합니다. 더 빠른 설계 반복은 결과적으로 제품 결함을 수정하고 설계 단계 초기에 개선할 수 있어 비용이 많이 드는 실수의 가능성을 최소화할 수 있으므로 제품 개발 단계가 가속화된다는 것을 의미합니다.

3D 프린팅이 비용을 절감할 수 있는 또 다른 방법 제품 개발과 관련된 것은 모델, 툴링 및 프로토타입 부품을 생산하는 데 필요한 노동력을 최소화하는 것입니다. 이것은 종종 매우 노동 집약적이고 비용이 많이 들 수 있는 금속 프로토타이핑에 해당됩니다. 그러나 Desktop Metal 및 Markforged와 같은 회사는 기능적 금속 프로토타이핑을 위한 비용 효율적인 3D 프린팅 솔루션을 제공하고 있습니다.

2. 재료 비용 절감

원자재 비용을 줄이는 것은 3D 프린팅을 실행 가능한 생산 대안으로 고려해야 하는 또 다른 이유입니다. 3D 프린팅의 원료는 레이어별로 필요한 곳에만 추가되기 때문에 프린팅 프로세스는 재료 낭비를 크게 줄입니다. 일반적으로 더 많은 재료 낭비를 생성하는 감산 제조 방법과 달리 3D 프린팅은 특히 고부가가치 재료를 사용할 때 자원 효율적입니다.

3D 프린팅을 사용하면 부품을 생산하는 데 필요한 재료의 양을 줄일 수도 있습니다. 금속 경량화가 이에 대한 좋은 예입니다. 금속 경량화는 3D 프린팅 기술을 사용하여 금속 부품을 더 가볍게 만드는 관행을 말합니다. 항공우주 및 모터스포츠와 같은 산업에서 1kg만 절약해도 상당한 비용 절감으로 이어질 수 있는 산업에서 3D 프린팅은 경량 금속 부품을 비용 효율적으로 생산할 수 있는 몇 안 되는 방법 중 하나입니다.

절삭 가공에서는 무게를 줄이기 위해 부품에서 재료를 제거하면 비용이 더 많이 듭니다. 절단, 드릴링 및 가공에는 추가 작업이 필요하므로 추가 비용이 필요합니다. 3D 프린팅을 사용하면 경량 구조 생산과 관련된 복잡성으로 인해 추가 비용이 발생하지 않습니다. 사실, 정반대입니다. 부품이 가벼울수록 생산 공정이 더 저렴하고 빨라집니다.

3. 새로운 디자인 기회

3D 프린팅을 통해 제품 설계자와 엔지니어는 다른 제조 방법으로는 얻을 수 없는 복잡한 설계와 형상을 실험할 수 있습니다. 미래 지향적인 기업의 경우 이는 제품 혁신을 유지하면서 비용을 절감할 수 있는 또 다른 방법입니다.

직장에서 이에 대한 한 가지 예는 적층 제조를 위한 설계가 실제 비용 절감을 달성할 수 있는 부품 통합 분야입니다. 기존 제조 방식에서는 여러 구성 요소를 생산한 다음 최종 부품을 만들기 위해 조립해야 하지만 3D 프린팅은 다른 접근 방식을 제공합니다. 이 기술을 사용하여 여러 개별 구성 요소로 만든 부품을 하나의 통합 부품으로 인쇄할 수 있습니다. 이러한 방식으로 부품 통합 기술을 사용하면 제조업체는 조립 작업과 관련된 인건비, 재고 비용 감소(추가 구성 요소를 조달 및 보관할 필요가 거의 없거나 아예 없기 때문에), 유지 관리 비용 절감 등 상당한 비용 절감을 달성할 수 있습니다. 부품의 성능이 향상됩니다.

현재까지 부품 수를 줄이기 위해 3D 프린팅을 사용한 가장 큰 성공 사례 중 하나는 GE에서 나온 것입니다. 이 회사는 3D 프린팅을 사용하여 새로운 General Electric Catalyst 터보프롭 엔진의 구성 요소 수를 845개에서 단 11개로 줄였습니다. GE에 따르면 디자인에 대한 새로운 접근 방식은 전체 비용을 절감할 뿐만 아니라 연료 소비를 20% 및 전체 엔진 중량을 낮춥니다. 엔진의 부품을 통합함으로써 설계, 인증, 검사 및 제조해야 하는 부품이 줄어듭니다.

4. 소량 생산

생산량이 고가의 생산 도구에 대한 투자를 정당화하지 못하는 경우가 많습니다. 이러한 이유로 사출 성형과 같은 기존 제조 기술은 일반적으로 소량 생산에 적합하지 않습니다. 그러나 3D 프린팅이 생산 기술로 발전함에 따라 소규모 배치로 제품을 만드는 보다 비용 효율적인 방법에 대한 새로운 기회가 열렸습니다. 툴링 및 설정 비용이 전혀 들지 않는 3D 프린팅은 부품을 소량 생산하는 데 이상적인 솔루션이 됩니다.

소량 생산은 3D 프린팅의 매력적인 사용 사례이지만 여러 회사에서는 이 기술을 더 높은 생산성으로 밀어붙일 수 있는 방법을 찾고 있습니다. 예를 들어 영국의 적층 제조 전문업체인 Betatype은 최근 3D 인쇄된 자동차 부품으로 헤드라인을 장식했습니다. 이 회사는 2대의 금속 3D 프린터를 최적화하여 단 34시간 만에 단일 빌드에서 384개의 금속 부품을 제공할 수 있었습니다. 이에 비해 최적화되지 않은 3D 프린터를 사용하여 이 정도의 부품을 만드는 데 400시간이 걸렸습니다. 부품당 비용도 $40에서 $4 미만으로 감소했습니다. 이 회사는 '이 최적화된 프로세스를 실행하는 7대의 기계를 설치하면 생산량이 연간 100만 부품에 도달할 수 있습니다. 이는 더 기능적이고 비용 효율적인 부품입니다.'

5. 툴링 비용 절감

지그 및 고정 장치와 같은 3D 프린팅 생산 보조 장치를 사용하면 제조 비용을 크게 줄일 수 있습니다. 지그 및 고정 장치는 종종 외부 공급업체에 아웃소싱되며, 여기서 CNC 가공 또는 수동 용접 및 조립이 이루어집니다. 그러나 사내 3D 프린팅 지그 및 고정 장치는 훨씬 빠르고 저렴한 대안이 될 수 있습니다.

Volkswagen Autoeuropa는 Ultimaker 3D 프린터를 사용하여 몇 년 동안 맞춤형 도구를 인쇄해 왔습니다. 이 기술을 통해 회사는 더 나은 인체 공학 및 향상된 성능을 위해 설계된 경량 지그 및 고정 장치를 만들 수 있습니다. 가장 인상적인 것은 자체 3D 프린팅을 통해 Volkswagen Autoeuropa가 외부에서 도구를 소싱할 때보다 90% 이상의 비용 절감을 달성할 수 있다는 것입니다.

6. 3D 프린팅 예비 부품

많은 산업 분야에서 수요가 적고 수요가 적은 예비 부품을 보유하고 있으며 이는 비용이 많이 드는 지출임을 증명할 수 있습니다. 3D 프린팅을 사용하면 이러한 예비 부품에 대한 재고를 유지할 필요가 전혀 없습니다. 이 기술을 활용하여 제조업체는 필요에 따라 예비 부품을 생산하여 저장된 부품 수를 줄여 재고 비용을 절감할 수 있습니다.

분산 제조의 도래와 함께 OEM 및 예비 부품 공급업체도 3D 프린팅 예비 부품을 위한 현지화된 AM 시설을 고객에게 더 가깝게 구축하기 위한 조치를 취하고 있습니다. 이를 통해 배송이 더 빠르고 간편해져서 물류 비용을 절감하고 공급망의 복잡성을 줄일 수 있습니다.