포드, 3D 프린팅 혁신 주도: 해롤드 시어스 첨단 제조 리더 인터뷰

자동차 생산의 미래는 어떤 모습일까요? 포드 모터 컴퍼니가 그 답을 쥐고 있을지도 모릅니다.

2018년 여름, 포드는 미시간에 최첨단 첨단 제조 센터(Advanced Manufacturing Center)를 열었습니다. 135,000평방피트(약 12,500㎡), 4,500만 달러 규모의 이 시설은 협동 로봇, VR, AR, 그리고 23대의 산업용 3D 프린터를 갖춘 견고한 3D 프린팅 생태계를 한데 모았습니다. 이들은 이미 제품 개발을 형성하고 생산 라인 통합을 탐색 중입니다.

해롤드 시어스의 적층 제조 진화론

업계 25년 경력의 해롤드 시어스(Harold Sears), 포드 적층 제조 기술 기술 리더가 이 분야가 단순한 컨셉 모델에서 고성능 생산 부품으로 어떻게 진화했는지 설명합니다.

• 초기 3D 프린팅은 시각적 시제품에 국한됨
• 내구성 소재 발전으로 기능성 시제품 가능
• 오늘날 AM은 시제품, 툴링, 심지어 완성차 부품까지 제작에 활용

지난 5년이 첫 10년보다 AM의 기능적 역할을 훨씬 가속화했으며, 이제 일상적 엔지니어링과 제조에 필수적이 되었습니다.

포드의 현재 AM 전략과 가치

포드는 연간 수만 개의 3D 프린팅 부품을 시제품 개발용으로 생산합니다. 이제 AM을 제조 현장으로 확장 중이며, 다음에 집중합니다:

• 셋업 시간 단축하는 효율적 툴링, 지그, 고정구
• 생산용으로 설계된 자동차 전용 부품
• 자동차 요구사항 충족하는 소재와 빌드 엔벨로프 개발을 위한 공급업체 협력

항공우주나 의료와 달리 자동차는 고유한 소재와 더 큰 빌드 볼륨이 필요합니다. 포드는 이 분야에서 업계를 선도하려 합니다.

자동차 분야 AM 핵심 요구사항

• 자외선 저항성: 지속적 UV 노출 견딜 소재 필요
• 온도 내성: 큰 열팽창/수축 견딜 부품 필요
• 빌드 엔벨로프: 대형 부품은 확장된 빌드 볼륨 기계 필요
• 처리량: 생산 물량은 시간이 아닌 분/초 단위 부품 생산 요구

미래 물량 전망

5년 전 AM은 수천 개 부품 생산이 고작이었으나, 현재 수만 개 수준입니다. 3~5년 내 포드는 월 40만~50만 개 부품 생산 역량 달성을 예상합니다. 이는 고량 자동차 제조를 향한 상당한 도약입니다.

제품 개발 성공 사례

포드 AM 프로그램은 시제품 주기를 극적으로 단축했습니다:

• 엔지니어들이 여러 설계 변형을 동시 프린팅해 병렬 테스트 가능
• 빠른 반복으로 툴링 비용 절감, 시장 출시 시간 단축
• AM으로 제작된 인체공학적 툴링이 작업자 편의와 제품 품질 개선
• 초기 AM 통합 프로젝트에서 200만 달러 이상 절감 전망

향후 5년: 폴리머, 금속, 그리고 그 너머

금속 AM이 여전히 주목받지만, 폴리머와 플라스틱 기술도 견인력을 얻고 있습니다. 포드는 두 흐름을 모두 탐색하며 강점과 한계의 균형을 맞출 것입니다. 또한 다음에 초점 맞출 예정:

• 적층 제조 설계(DfAM)용 소프트웨어 도구 정교화
• 생성 설계와 위상 최적화 소프트웨어의 직관적 사용성 강화
• AM 중심 설계 원칙으로 사고할 인력 양성

하드웨어, 소프트웨어, 교육이 함께 진화해야 AM의 완전한 잠재력이 열립니다.

첨단 제조 센터: 비전과 협업

센터는 포드가 1차 공급업체와 3D 프린팅 벤더들과 협업하는 협력 허브 역할을 합니다. 특징:

• 신규 기계 위탁 테스트용 유연한 플로어 스페이스
• 소재와 공정 개발을 위한 실습 피드백 루프
• 파트너와의 자동차 전용 부품 공동 창조

2019년 이후 포드의 다음 행보

포드의 첨단 제조 센터 투자는 다음으로 이어집니다:

• 향후 출시 차량용 3D 프린팅 부품 생산
• 제조 간소화, 개발 가속화, 품질 향상시키는 신규 적용 사례
• AM의 일상 업무 심층 통합, 예외에서 표준 관행으로 전환