Ford Motor Company가 자동차 산업을 위한 3D 프린팅을 혁신하는 방법:Harold Sears와의 전문가 인터뷰

자동차 생산의 미래는 어떤 모습입니까? Ford Motor Company에 답이 있을 수 있습니다.

2018년 여름, 자동차 제조업체는 미시간에 첨단 제조 센터를 열었습니다. 보고된 4,500만 달러의 가치가 있는 135,000제곱피트 규모의 이 시설은 협동 로봇, VR 및 AR을 포함한 일련의 기술을 결합합니다.

3D 프린팅도 시설의 중심 초점이 될 것입니다. Ford가 1988년에 만들어진 세 번째 3D 프린터를 구입한 초기 3D 프린팅 챔피언이라는 점을 고려하면 놀라운 일이 아닙니다.

오늘날 Ford는 제품 개발의 일부로 3D 프린팅을 광범위하게 사용하고 있습니다. 기술을 생산 라인에 통합하는 방법. Advanced Manufacturing Center는 이미 23개의 산업용 3D 프린터를 수용하고 있는 핵심적인 역할을 할 것입니다.

25년의 업계 경험을 보유한 Harold Sears는 Ford에서 적층 제조 기술의 기술 리더입니다. 우리는 최근 Sears와 대화하여 회사가 자동차 산업을 위한 3D 프린팅을 혁신하는 방법에 대해 자세히 알아보았습니다.

적층 제조 분야에서 이처럼 폭넓은 경력을 쌓으면서 수년에 걸쳐 업계와 기술이 모두 발전하는 것을 어떻게 보셨습니까?

초기에 적층 제조는 사람들이 볼 수 있는 개념 모델을 생산하는 방법으로만 여겨졌습니다. 그게 전부였습니다.

그 이후로 기능적 프로토타입을 만들고 테스트할 수 있는 더 내구성 있는 재료를 제공하도록 진화했습니다.

그 이후로 수년 동안 쾌속 프로토타이핑으로 알려진 기술은 이제 3D 프린팅 기술이 단순한 프로토타이핑 이상의 용도로 사용되는 적층 제조라고 부르는 기술로 발전했습니다.

재료와 공정이 발전하고 발전함에 따라 적층 제조는 이제 생산 응용 프로그램을 지원하고 주류 생산을 지원하는 도구가 되었습니다. 우리는 또한 소비자 차량에 장착하기 위해 생산되는 부품의 첫 번째 예를 보기 시작했으며 이제 이러한 AM 시스템에서 생산 부품이 나오고 있습니다.

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산업은 초창기부터 상당한 발전을 이루었습니다. 기술 개발의 지난 5년은 처음 10~15년보다 훨씬 더 가속화되었다고 말하고 싶습니다. AM은 훨씬 더 기능적이고 일상적인 엔지니어링 및 제조 프로세스의 일부가 되었습니다.

Ford Motor Company는 적층 제조의 초기 도입자였습니다. 오늘날 회사는 AM을 어떻게 사용하고 있습니까? 기술이 제공하는 가치는 무엇입니까?

적층 가공은 제품 개발 주기의 핵심 구성요소로 확실히 자리 잡았으며, 프로토타입 부품의 생산과 제품 엔지니어링에 관한 개발 실습을 지원합니다.

우리는 여전히 제품 개발 및 프로토타입 제작을 계속 지원하고 있지만 — 우리는 문자 그대로 연간 수만 개의 부품을 생산합니다 — 보다 최근에는 이 기술을 사용하여 제조 환경.

3D 프린팅이 제조 운영에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 탐구하게 되어 기쁩니다. 우리의 활동은 주로 두 가지 주요 영역에 중점을 둡니다. 하나는 보다 효율적인 툴링, 지그 및 고정 장치를 사용하여 현재 생산 프로세스를 지원하고 이러한 프로세스를 제조 공간에서 실제로 사용하는 것입니다.

또한, 우리는 우리의 요구에 보다 구체적인 제품을 개발함으로써 3D 프린팅 업계가 자동차를 훨씬 더 많이 인식하도록 하고 싶습니다.

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대체로 오늘날 우리가 첨가제 세계에서 볼 수 있는 많은 것은 항공우주 및 의료 산업에 의해 주도됩니다. 그들의 요구는 자동차의 요구와 매우 다르기 때문에 우리는 업계를 자동차에도 더 적합한 방향으로 이끌기를 희망합니다.

이는 재료에 대한 더 많은 업그레이드를 추진하고 우리가 만들고자 하는 부품 유형과 일치하는 기계를 위한 빌드 엔벨로프를 만들고 프로세스 속도를 크게 개선한다는 것을 의미합니다.

자동차 산업의 특정 요구 사항에 대해 자세히 설명해 주시겠습니까?

한 가지 예는 더 많은 자동차 중심 재료를 사용하는 것입니다.

예를 들어, 많은 3D 프린팅 공정은 UV 경화성 재료를 사용하며 자동차의 UV 노출은 고려해야 할 심각한 문제입니다. UV 광선 아래서 경화되는 재료를 거의 일정한 UV 광선에 노출되는 자동차에 넣는 것은 어렵습니다.

노출을 제어하거나 특정 시점 이후에 끌 수 있는 방법이 있습니까? 궁극적으로, 최소한 자동차 애플리케이션의 경우 일상적인 UV 노출의 혹독함을 견딜 수 있는 능력이 매우 중요합니다.

온도 변화는 또 다른 문제입니다. 재료는 자동차 응용 분야에서 매우 일반적인 큰 온도 변화에 지속적으로 노출될 때 파손되기 매우 쉽습니다.

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우리는 오늘날 자동차 분야에서 상당히 잘 받아들여지는 재료 세트를 가지고 있습니다. 따라서 우리가 정말로 보고 싶은 것은 업계가 이러한 재료 중 일부를 조정하기 시작하는 것입니다. 그러면 테스트 및 검증은 물론 애플리케이션 사용이 3D 인쇄에 훨씬 더 적합할 것입니다.

두 번째 요소는 시스템 빌드 엔벨로프의 크기입니다.

모든 차량은 오늘날 기계의 제작 범위에 잘 맞는 많은 작은 구성 요소로 구성되어 있습니다. 그러나 오늘날에는 적합하지 않은 더 큰 구성 요소도 많이 있습니다. 그래서 우리는 제조업체들이 더 큰 빌드 엔벨로프를 가진 다른 시스템을 고려하는 것을 정말로 보고 싶습니다.

마지막 부분은 처리량 또는 기계의 속도입니다.

우리의 생산량은 항공우주 또는 의료의 생산량과 상당히 다릅니다. 따라서 우리는 며칠 또는 몇 시간이 아닌 몇 분 또는 몇 초 만에 부품을 생산할 수 있는 시스템을 살펴봐야 합니다. 기술을 더 빠른 빌드 속도로 밀어붙이기 위해 우리가 할 수 있는 모든 것은 분명히 우리에게도 도움이 될 것입니다.

자동차 산업에서 이러한 우려 사항을 해결하는 데 시간이 얼마나 걸릴지 생각하십니까? 예를 들어 우리는 자동차 부품의 대량 생산에서 얼마나 멀리 떨어져 있습니까?

5년 전 AM 기계의 양산 능력에 대해 물으셨다면 수백 또는 수천 개의 부품이라고 답했을 것입니다.

하지만 거의 동일한 대화를 오늘날 업계의 누구라도 답은 훨씬 더 높을 것입니다. 수만 개의 부품으로 말이죠.

기술이 발전함에 따라 3~5년 안에 답이 40만 또는 50만 부품 볼륨에 가까워질 것이라고 생각합니다.

우리가 추진하고 있는 작업에 대해 구체적인 수치를 말할 수는 없지만 기술 및 볼륨 기능의 성장과 관련하여 현재 업계에서 일반적으로 받아 들여지는 느낌입니다.

Ford에서 근무하는 동안 3D 프린팅 성공 사례는 무엇이었습니까?

우리는 프로토타입으로 제품 개발을 계속 지원합니다. 여기에는 제품 개발을 돕고 테스트 및 개발을 가속화하기 위해 수십만 개의 부품을 생산하는 작업이 포함되었습니다.

그 공간만 봐도 회사에 엄청난 이득이 왔다. 예를 들어, 구성 요소는 개발 및 엔지니어링 단계에서 여러 번 반복됩니다.

전통적으로 엔지니어는 구성 요소를 설계하고 해당 설계를 전송하고 도구를 만들고 이를 사용하여 부품을 만들었습니다. 테스트를 위한 도구. 이러한 결과를 바탕으로 설계나 도구를 수정하거나 매우 큰 비용을 들여 완전히 새로운 도구를 만들 수 있습니다. 이 긴 과정이 계속해서 반복될 것입니다.

하지만 오늘날에는 거의 제품 개발 프로세스의 일부입니다.

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엔지니어는 이제 한 구성요소의 여러 디자인을 3D 인쇄소에 한 번에 보낼 수 있습니다. 이는 동시에 생산되어 엔지니어에게 동시에 전달될 수 있음을 의미합니다. 그러면 엔지니어가 나가서 병렬 테스트를 수행할 수 있습니다.

따라서 궁극적으로 우리가 보고 있는 것은 매우 빠르게 반복되는 프로세스로, 매우 빠른 프로세스를 통해 7개의 디자인에서 3개의 디자인으로, 1개의 디자인으로 이동할 수 있습니다.

그 자체로 도구를 여러 번 반복할 필요가 없어 비용이 절감되고 제품을 출시할 때 상당한 시간이 절약된다는 점에서 엄청난 효율성을 제공합니다.

이러한 기술을 제조 환경에 적용하기 시작하면서 여기에서도 큰 효율성을 보고 있습니다.

예를 들어 작업자에게 보다 인체공학적으로 적합한 도구를 만들어 사람들이 작업을 수행하도록 돕습니다. 이것은 아마도 부드러운 혜택일 수 있지만 운영자가 더 행복하고 편안하게 작업을 수행할 수 있다면 확실히 도움이 되는 혜택입니다. 그들은 또한 품질을 향상시키는 더 나은 일을 할 것입니다.

우리는 또한 힌트를 주었지만 많은 세부 사항을 제공하지 않은 몇 가지 응용 프로그램에 대해 작업하고 있습니다. 하나는 2백만 달러 이상을 절약할 수 있는 우리 제조 환경의 응용 프로그램입니다.

지금까지 AM을 제조 환경에 통합하는 한, 우리는 프로세스를 지원하는 기술로 몇 가지 중요한 일을 할 수 있는 단계를 실제로 설정하고 있습니다.

AM이 향후 5년 동안 어떻게 발전할 것으로 보십니까?

1년 전만 해도 금속 적층 제조가 많은 관심을 받을 것이라고 말했지만 여전히 그렇습니다. 그러나 폴리머 또는 플라스틱 측면에서도 몇 가지 중요한 기술 발전이 일어나고 있습니다. 두 기술이 함께 성장할 것이라고 믿습니다.

또한 기술에서 중요한 것 중 하나는 기술이 할 수 없는 것을 이해하는 것입니다. 나는 AM을 그것이 아니기 때문에 무엇이든 할 수 있는 만능 기술로 결코 홍보하지 않을 것입니다.

그래서 업계는 오늘날 대부분의 사람들이 사용하는 것보다 훨씬 더 많은 일을 할 수 있다는 사실뿐만 아니라 적층 제조가 할 수 없는 것을 인식하고 있습니다.

Ford에서 우리의 초점은 현재의 기능이 무엇인지 탐구하고 기술과 함께 성장하고 우리가 원하는 곳으로 방향을 정하는 데 도움이 되는 이점을 얻는 것입니다. 앞으로 가십시오.

기타 어떤 요소를 염두에 두어야 합니까?

나는 우리가 기술과 기계에 관한 한 적층 및 3D 프린팅에 대해 크게 이야기했다고 생각합니다. 그러나 여기에는 소프트웨어와 교육이라는 두 가지 추가 요소가 있습니다.

이 모든 요소가 서로 맞도록 하기 위해 Ford 및 기타 회사는 직원들이 DfAM(Design for Additive Manufacturing) 방법론을 사용하도록 교육하는 데 집중할 것입니다. design.

대체로 우리는 공학 학교를 통해 전통적인 프로세스로 만들 수 있는 디자인에 대해 생각하도록 훈련받았습니다. DfAM은 사람들에게 그들이 하는 일과 디자인에 접근하는 방식에 대해 다르게 생각하도록 요청할 것입니다.

소프트웨어는 그 중 큰 부분을 차지할 것입니다. 토폴로지 최적화 소프트웨어와 같은 도구는 전통적으로 사용하기가 매우 어려웠기 때문에 앞으로 어떻게 진화하여 더 간단하게 사용할 수 있는지가 문제입니다.

제너레이티브 디자인 소프트웨어는 지금 업계도 마찬가지다. 그러나 적어도 엔지니어가 그것을 현실로 만들기 시작할 수 있는 초기 개념을 생성하기 위해 제너레이티브 디자인 소프트웨어의 기능을 어떻게 활용할 수 있습니까? 이러한 질문과 그 이상은 앞으로 해결되어야 합니다.

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따라서 교육, 소프트웨어 및 하드웨어 발전을 볼 때 이 세 가지가 모두 밀접하게 연결되어야 이러한 기술의 이점을 최대한 활용할 수 있습니다.

Ford는 최근 Advanced Manufacturing Center를 열었습니다. 시설 이면의 비전과 Ford가 달성하고자 하는 바에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니까?

시설의 부가적인 부분에 관해서는 제가 언급한 많은 것들에 집중하고 있습니다. 기술을 추진하고 공급업체 및 공급업체와 교류하며 우리와 함께 이 여정에 참여하는 것이 중요합니다.

예를 들어, 우리는 최근 몇 개의 1차 공급업체와 함께 기술로 어디로 향하고 있으며 무엇을 할 계획인지에 대해 논의했습니다.

이 시설은 우리가 이러한 많은 상호작용을 하나로 모을 수 있는 장소입니다. 우리는 새로운 프로세스, 장비 및 재료에 대해 3D 프린팅 공급업체와 협력할 수 있습니다.

우리는 유연한 바닥 공간을 가지고 있어 6개월 또는 1년 동안 위탁 기반으로 기계를 가져올 수 있습니다. 우리는 그것을 설정하고 실행할 수 있으며 기술의 응용 프로그램 사용에 대한 직접적인 피드백을 제공할 수 있습니다. 우리는 재료 개발, 프로세스 개발 또는 완전히 새로운 기술을 지원하기 위해 그렇게 할 수 있습니다.

그리고 동시에 우리는 이곳을 협업 공간으로 만들었습니다. 이러한 기술에 참여해야 하는 공급업체가 있고 아직 공급업체가 없다면 이 공간에 공급업체를 불러들여 이렇게 말할 수 있습니다. “여기 기계가 있습니다. 귀하의 비즈니스와 기술로 수행해야 하는 작업에 더 적합합니다."

2019년 Ford의 다음 계획은 무엇입니까?

우리는 이 시설에 상당한 투자를 했으며 그 투자를 활용하기 시작하는 것을 보게 될 것입니다.

향후 생산 차량용으로 3D 인쇄될 제품에 대한 더 많은 발표와 애플리케이션에 대한 더 많은 발표, 효율성을 개선하기 위해 제조 공간에서 이를 어떻게 사용하고 있는지, 제품 개발 주기를 가속화하고 품질을 개선하며 신제품을 출시하는 데 도움이 됩니다.

적층 가공은 우리가 비즈니스로 하는 일의 일상적인 부분에 점점 더 깊이 뿌리내리게 될 것입니다. 표준에 대한 예외가 아니라 수행되는 방식으로 훨씬 더 수용될 것입니다.