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3D 프린팅이 최종 부품 생산을 위해 준비되었습니까?

지난 10년 동안 적층 제조의 가장 큰 트렌드 중 하나는 신속한 프로토타이핑에서 생산으로의 전환이었습니다. 3D 프린팅은 여전히 ​​틈새 시장의 신속한 프로토타이핑 솔루션으로 일반적으로 생각되지만 프로토타이핑에서 최종 사용 부품으로 기술의 이동은 잘 진행되고 있습니다. 그렇다면 제조업체는 3D 프린팅을 사용하여 신속한 프로토타이핑에서 최종 부품 생산으로의 전환을 어떻게 시작할 수 있습니까? 그리고 이 AM을 최종 부품 생산을 위한 완전한 실행 가능한 솔루션으로 만들기 위해 극복해야 할 과제는 무엇입니까?

최종 부품 생산을 위한 3D 프린팅의 이점

3D 프린팅은 값비싼 도구 없이 개념 및 기능적 프로토타입을 생성할 수 있는 빠르고 비용 효율적인 방법을 제공하여 제품 개발 및 설계 검증을 위한 귀중한 도구가 되었습니다. 그러나 이 기술의 이점은 이 제한된 범위를 훨씬 뛰어 넘습니다.

첨가 기술의 발전으로 제조업체는 이제 대량 생산을 지원하기 위해 3D 프린팅을 활용할 수 있는 방법을 고려해야 합니다. 사출 성형 및 주조와 같은 기존의 절삭 제조 방법은 동일한 부품을 대량으로 생산하는 데 이상적이지만 맞춤형 부품 및 소량 생산이 필요한 제품과 같은 특정 용도에는 제한적입니다.

분명히 3D 프린팅이 이러한 전통적인 제조 방법을 조만간 대체할 것으로 예상되지는 않지만 이 기술은 메울 수 없는 격차에 대해 분명한 이점을 제공합니다.

소량 생산

예를 들어, 소량 생산의 경우 3D 프린팅은 실행 가능하고 경제적으로 건전한 옵션이 됩니다. 디지털 설계에서 생산으로 이동할 수 있다는 것은 그렇지 않으면 불가능하고 전통적인 방법을 사용하여 제조하는 데 엄청나게 비쌀 복잡한 제품을 만들 수 있음을 의미합니다. 이렇게 향상된 설계 자유도를 통해 제조업체는 혁신의 한계를 뛰어넘고 새롭고 혁신적인 제품을 훨씬 더 빠르게 시장에 출시할 수 있습니다.

이러한 방식으로 사용되는 3D 프린팅의 가장 유명한 예 중 하나는 LEAP 제트기입니다. GE의 연료 노즐. 노즐에 필요한 18개의 개별 부품을 별도로 생산하는 대신 3D 프린팅을 사용하여 노즐을 단일 부품으로 생산할 수 있어 이전 제품보다 25% 가볍습니다.

대량 맞춤화

사용자 정의는 단순한 유행어 이상입니다. 오늘날 소비자 환경의 현실입니다. 소비자가 더욱 개인화된 서비스와 제품을 기대함에 따라 제조업체는 이러한 요구를 효과적으로 충족해야 하는 과제에 직면해 있습니다. 여기에서 3D 프린팅은 개별 고객의 요구에 맞는 제품을 대량 생산하는 비용 효율적인 방법인 이상적인 솔루션을 제공합니다. BMW는 이러한 방식으로 기술을 사용하는 하나의 회사일 뿐이며 MINI 자동차 제품군에 대한 맞춤형 서비스를 제공합니다. 고객은 도어 핸들 또는 측면 플레이트의 부품과 같은 맞춤형 기능을 선택한 다음 추가로 맞춤형으로 선택할 수 있습니다.

간단한 공급망

3D 프린팅은 간소화되고 간소화된 공급망을 위한 두 가지 획기적인 이점을 제공합니다. 첫째, 제조업체는 3D 프린팅을 사용하여 "재고 생산"에서 "주문 생산" 제조 모델로 이동할 수 있습니다. 이를 통해 추가 재고를 유지할 필요가 없어 재고 비용이 크게 절감됩니다. 둘째, 이제 주문형 제품을 제조할 수 있는 능력으로 생산이 소비자에게 더 가까이 다가갈 수 있어 배송을 가속화하고 공급망을 간소화할 수 있습니다. 따라서 현지화된 생산과 결합된 CAD 파일 형태의 디지털 재고는 제조업체의 공급망 관리를 혁신할 수 있습니다.

시제품 제작에서 최종 부품으로 이동하시겠습니까?

지난 10년 동안 적층 기술의 엄청난 발전은 최종 부품 생산을 위한 3D 프린팅을 뚜렷한 가능성 이상으로 만들었습니다. 그러나 진정으로 소량 생산으로의 전환을 위해서는 소프트웨어, 프로세스, 재료 및 하드웨어의 발전이 여전히 이루어져야 합니다. 이 중 많은 부분이 이미 일어나고 있지만 AM이 제조 기술로 대량으로 채택되기까지는 여전히 시간이 걸릴 것입니다. 다음은 극복해야 할 몇 가지 과제입니다.

워크플로 프로세스

최종 사용 부품에 AM의 사용 사례를 탐색하기 시작한 많은 OEM에는 확장 가능한 적층 제조 프로세스를 생성할 소프트웨어 인프라가 부족합니다. AM은 요구 사항이 독특하기 때문에 표준 PLM 및 MES 솔루션으로는 제대로 된 생산 공정을 보장하기에 충분하지 않습니다. 파일 복구 및 변환을 포함한 파일 최적화가 부족합니다. 시스템 일정 및 빌드 최적화에는 주요 생산 단계를 간소화하고 반복 가능한 생산 프로세스를 보장할 수 있는 전용 워크플로 관리 소프트웨어가 필요합니다.

속도
산업 규모의 3D 프린팅에 대한 또 다른 과제는 하드웨어 시스템의 속도였습니다. 그러나 최근의 개발로 이를 바꿀 수도 있습니다. 예를 들어 Desktop Metal의 3D 프린터 시리즈는 레이저 기반 시스템보다 속도가 100배 더 빠르다고 합니다. 이 금속 AM 기계는 복잡한 금속 부품의 높은 처리량을 위해 설계되었습니다. HP는 더 많은 최종 부품 배치를 위해 3D 프린팅을 확장하려는 또 다른 회사입니다. Multi Jet Fusion 3D 프린터는 최대 110,000개의 부품을 비용 효율적으로 생산할 수 있는 고속 및 정확도로 유명합니다.

공정 신뢰성 및 품질 관리
빠른 프로토타이핑의 필요성과 최종 부품 생산의 주요 차이점은 부품 품질과 공정 반복성이 후자에 훨씬 더 중요한 요소라는 것입니다. 예를 들어 부품 품질이 가장 중요한 항공우주 및 의료와 같은 까다로운 응용 분야의 경우 프로세스를 반복하고 안전을 보장하는 것이 가장 중요합니다. 수년 동안 반복 가능한 적층 제조 생산 공정을 보장하는 것은 하나의 도전이었으며 많은 제조업체가 여전히 직면하고 있습니다.

그러나 이 부분에서 진전이 이루어지고 있습니다. 예를 들어, Expanse Microtechnologies와 같은 회사는 고급 CT 스캐닝 기술을 통해 프로세스 표준화에 기여하고 있습니다. 그리고 최근에는 AMSC(Additive Manufacturing Standardization Collaborative)가 설립되어 업계 전반에 걸친 적층 제조 표준 및 사양의 개발을 가속화했습니다.

미리 내다보기

제조업체는 최종 사용 부품에 대한 3D 프린팅의 이점을 점점 더 인식하고 있으며 Siemens 및 BMW와 같은 거대 산업 기업은 대규모 생산을 추진하기 위해 AM 시설에 막대한 투자를 하고 있습니다. 이에 비추어 기업들은 점점 더 광범위한 제조 작업에 기술을 통합하는 방법을 모색하고 있습니다. 3D 프린팅은 전통적인 제조 방법과 경쟁하지 않지만 디지털화의 새로운 시대에 특정 부품과 제품이 생산되는 방식을 변화시킬 잠재력이 있습니다. 따라서 제조업체는 설계에서 생산 및 사후 처리에 이르는 프로세스의 모든 부분을 포괄하는 적층 제조 구현을 위한 전략적 계획과 로드맵이 필요합니다.


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