적층 제조로 귀사의 성공을 돕는 5가지 팁

생산을 위해 적층 제조를 도입했거나 곧 도입할 계획이 있습니까? 성공에 도움이 되는 5가지 팁을 공유합니다.

적층 제조는 생산의 핵심 제조 방법이 되었습니다. Jabil의 최근 설문 조사에 따르면 55% 이상의 기업이 3D 프린팅 기술을 사용하여 기능 또는 최종 사용 부품의 최소 25%를 생산하고 있습니다.

그러나 어떻게 기술을 최대한 활용하고 적층 생산을 확장할 수 있습니까?

AM을 채택한 기업이 적층 생산 여정에서 고려해야 할 사항에 대해 알아보기 전에 먼저 AM을 생산에 매력적으로 만드는 요소를 먼저 살펴보겠습니다.

산업용 3D 프린팅을 채택하는 이유는 무엇입니까?

산업 전반에 걸친 3D 프린팅 기술의 성장은 크고 작은 기업들이 다양한 방식으로 3D 프린팅의 이점을 누릴 수 있음을 보여줍니다.

주문형 제조

보다 민첩한 제조를 도입하려는 기업에게 적층 제조는 주문형 생산을 위한 비용 효율적인 솔루션을 제공합니다. 이 기술은 필요한 시점에 툴링 및 예비 부품을 만드는 데 사용할 수 있으므로 재고의 초과 재고를 유지할 필요성이 줄어듭니다.

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디자인 혁신

또한 새로운 디자인 접근 방식을 모색하는 회사의 경우 3D 프린팅은 디자인 가능성을 확장합니다. 격자 구조와 같은 복잡한 형상을 3D 인쇄하여 다른 기술로는 생산할 수 없는 구성 요소를 만들 수 있습니다.

대량 맞춤설정

또한 3D 프린팅을 통해 대량 맞춤화가 가능합니다. 대량의 대량 생산이 표준인 기존 제조 방식에서는 맞춤형 제품을 소량 생산하는 데 드는 비용이 만만치 않습니다. 3D 프린팅을 통해 제조업체는 높은 툴링 비용을 우회하여 맞춤형 부품을 더 빠르고 비용 효율적으로 생산할 수 있습니다.

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많은 기업들이 여전히 주저하고 있음

많은 기업들이 이점에도 불구하고 적층 제조 도입을 주저하고 있습니다. 특히 자원이 제한적일 수 있고 투자 전망이 벅찬 중소기업의 경우에 그렇습니다.

다행스럽게도 적층 제조로의 여정을 시작한다고 해서 기술에 대한 대규모 투자나 현재 비즈니스 모델의 재창조를 의미할 필요는 없습니다. 성공적인 AM 여정은 AM 기능을 조사하고 점차 기존 프로세스에 기술을 통합하는 방향으로 나아가는 것에서 시작됩니다.

아래에서 여정을 성공적으로 수행하고 AM 운영을 확장할 수 있도록 도움이 되는 5가지 실행 가능한 팁을 공유합니다.

적층 가공으로 성공하는 5가지 방법

#1 다방면에서 AM 전문성 개발

기업이 AM을 구현할 때 직면하는 모든 문제를 감안할 때 여러 측면에서 AM 채택에 대해 생각하는 것이 유용합니다.

AM 서비스 및 교육 제공업체인 3DGBIRE의 Steven Taylor에 따르면 기업은 산업용 3D 프린팅을 성공적으로 사용하기 위해 다음과 같은 일련의 기술이 필요합니다.

예를 들어 기계와 같은 한 영역에만 집중하는 것만으로는 AM과 함께 있어야 하는 위치에 도달하기에 충분하지 않을 수 있습니다.

마찬가지로 AM 엔지니어링 컨설팅 회사인 Global Barnes Advisors의 John Barnes는 여러 렌즈를 통해 AM 채택을 바라보는 것의 중요성을 강조합니다. , 디지털과 사람. 이 포괄적인 접근 방식을 통해 디지털 워크플로, 인력 향상 및 교육의 필요성과 같은 어떤 것도 빠뜨리지 않도록 할 수 있습니다.”

그러나 교육 및 디지털 워크플로를 시작하기 전에 기업은 AM으로 정확히 무엇을 생산하고 싶은지 확신해야 합니다. 이는 우리를 다음 요점으로 안내합니다. 적층 제조로의 전환이 의미 있는 부분을 이해하는 것입니다.

#2 AM의 이점을 얻을 수 있는 애플리케이션 식별

재설계의 이점을 얻을 수 있는 오래된 부품이 있습니까? 아니면 현재 대신 주문형으로 생산할 수 있는 수요가 적은 부품을 비축하고 있습니까? 이것이 전통적인 생산 방식 대신 AM을 고려하는 두 가지 이유일 뿐입니다.

BRC Automotive가 바로 그 일을 했습니다. AM 전문가인 3T RPD와 협력하여 자동차 디자인 회사는 적층 제조를 사용하여 VW VR6 12v 엔진용 맞춤형 흡기 매니폴드를 생산했습니다.

이러한 부품 및 기타 소량의 복잡한 부품은 일반적으로 사출 성형 또는 주조되어 비용이 많이 듭니다. 또한 설계자는 다른 제조 방법으로는 불가능한 설계 기능을 포함할 수 있었습니다.

이 사례 연구에서 알 수 있듯이 제품 포트폴리오를 검토하는 것은 기술에 대한 회사의 잠재적 응용 프로그램을 결정할 때 핵심 단계입니다.

AM을 활용하는 다른 방법에는 일반적으로 소량으로 생산되는 부품 제조 또는 기존 제조 방식으로는 경제적으로 실현할 수 없는 높은 수준의 사용자 정의가 필요한 구성 요소가 있습니다.

물론 모든 부품이 적층 제조의 혜택을 받는 것은 아니므로 잠재적인 응용 분야를 식별하는 것이 중요합니다. 디자인이 엄청나게 비싸거나 제조하기에 너무 복잡한 경우 AM이 올바른 선택이 될 수 있습니다. 대조적으로, 대량이 필요한 경우 사출 성형을 고려하는 것이 가장 좋습니다.

그러나 AM에 도움이 될 제품을 식별하는 프로세스와 다른 필수 AM 기술을 개발하는 프로세스를 어떻게 가장 잘 결합할 수 있습니까?

여기에서 탁월함의 중심이 그림에 나타납니다.

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#3 자신만의 우수 센터 설정

CoE(Center of Excellence)를 설정하는 것은 귀사의 적층 제조 도입 및 통합을 관리하는 좋은 방법입니다.

CoE는 비즈니스 목표를 지원하고 특정 영역(이 경우 추가)에서 회사의 전문성을 추진하기 위해 설정된 팀 또는 시설로 정의할 수 있습니다. CoE는 최상의 사용 사례와 사례를 찾고 이를 조직 전체에 전파하는 데 핵심이 될 것입니다.

이러한 팀을 구성하려면 생산 직원과 엔지니어를 비롯한 주요 이해 관계자의 의견이 필요합니다. 물론 AM이 기존 제조 기술과 상당히 다르기 때문에 문제가 없는 것은 아닙니다. 이는 설계, 생산 및 공급망 관리에 대한 기존 접근 방식을 재고하는 것을 의미합니다.

즉, CoE는 AM이 제공하는 새로운 제조 및 비즈니스 모델을 수용하는 데 도움이 되는 새로운 조직적 사고 방식을 육성하는 데에도 중점을 두어야 합니다.

Swagelok은 AM을 성공적으로 통합하기 위해 프로세스 변화와 더불어 문화적 변화의 중요성을 인식한 회사 중 하나입니다. 미국 회사는 빼기 제조 방법에 대한 광범위한 기능을 갖춘 대용량 가스 및 유체 시스템 구성 요소를 제조합니다.

그러나 회사는 예를 들어 스팀 트레이스 볼 밸브의 생산과 같이 이러한 전통적인 방법의 한계를 극복하기 위해 적층 제조를 사용할 수 있는 영역을 식별했습니다. SME가 주최한 컨퍼런스에서 Swagelok의 프레젠테이션은 변화하는 기업 문화의 중요성과 '다각적인 적층 제조 전략'을 만들기 위한 노력에 초점을 맞췄습니다.

인력 개발은 우수성 센터의 또 다른 가닥이 될 것입니다. 대다수의 제조업체가 지식 부족을 AM 채택의 주요 장벽으로 언급함에 따라 사내 인재 풀 개발이 점점 더 중요해지고 있습니다.

“AM의 핵심 자원은 장비가 아니라 사람이라는 사실을 잊는 경향이 있습니다. 종종 교육은 AM에서 성공하기 위한 구성 요소입니다. .”

존 반즈

그리고 우수한 센터를 개발하는 것은 대기업에만 국한되지 않습니다. 중소기업은 특히 AM 전략을 시행할 때 이 접근 방식을 동등하게 활용할 수 있습니다. 예를 들어, 교육 프로그램을 활용하는 것은 훌륭한 출발점이 될 수 있습니다.

예를 들어, Purdue University와 The Barnes Global Advisors(TBGA)는 참가자들에게 AM 기술에 대한 기본 지식을 제공하도록 설계된 두 가지 AM 인증 프로그램을 개발했습니다.

어려움에도 불구하고 CoE를 설정하면 AM에 대한 지식과 전문성을 성공적으로 향상시키는 동시에 기술 사용에 대한 모범 사례를 개발할 가능성이 크게 높아집니다.

#4 대학 및 연구 기관과의 파트너

대학 및 연구 기관과 협력 관계를 구축하는 것은 조직 내에서 AM 채택을 촉진하는 또 다른 방법입니다.

그러한 파트너십에는 상호 이익이 있습니다. 한편으로 기업은 첨단 연구 및 과학 인재에 대한 접근성을 높일 수 있습니다. 반면에 대학은 재정 지원 및 연구 파트너에 접근할 수 있습니다.

한 예로 금속 가공을 전문으로 하는 미국 회사인 Proto Precision Manufacturing Solutions가 있습니다. 금속 3D 프린팅 기술의 발전을 보고 회사는 잠재력을 활용하기로 결정했습니다.

그러나 Proto Precision과 같은 비교적 작은 회사의 경우 금속 3D 프린팅을 구매하는 것은 실행 가능한 옵션이 아니었습니다.

이러한 이유로 회사는 2018년에 오하이오 주립 대학의 CDME(Center for Design and Manufacturing Excellence)와 파트너십을 체결했습니다. 파트너십의 목표는 Proto Precision이 금속 3D 프린팅 기능을 개발할 수 있도록 돕는 것입니다.

CDME는 바인더 분사에서 분말층 융합에 이르기까지 한 대학 연구실 내에서 다양한 금속 3D 프린팅 기술을 제공합니다. 고급 3D 프린터에 대한 액세스와 AM에 대한 CDME의 전문성을 통해 Proto Precision은 금속 3D 인쇄 기술을 운영에 신속하게 통합하여 증가하는 고객 기반의 요구 사항을 충족할 수 있었습니다.

이것은 산업계와 학계의 결합된 힘이 어떻게 혁신을 가속화할 수 있는지 보여주는 한 가지 예일 뿐입니다.

그 외에도 AM을 프로덕션에 통합하려고 하지만 필요한 기술이 부족한 회사는 인력 개발을 위해 대학에 의지할 수 있습니다.

기존의 AM 기술 격차를 감안할 때, 특히 AM 교육 프로그램이나 훈련 과정을 운영하는 대학과 더 강력한 관계를 구축하는 것은 좋은 결과를 얻을 수 있는 유익한 모델입니다.

#5 반복성 및 프로세스 복잡성 최소화에 중점

마지막으로 사내에서 AM 생산 기능을 개발하기 시작할 때 고려해야 할 또 다른 중요한 사항은 반복성을 달성하는 방법입니다.

AM에서는 반복 가능한 품질을 쉽게 얻을 수 없습니다.

대부분의 AM 기술은 부품이 인쇄 프로세스를 완료하고 후처리를 거칠 수 있도록 포괄적인 빌드 설정이 필요합니다. 대부분의 AM 사용자가 알고 있듯이 부품 간 및 기계 간 변형 및 불일치에 직면하는 경우가 드물지 않기 때문에 이 작업은 말보다 쉽지 않습니다.

앞으로 나아갈 한 가지 방법은 3D 프린팅 프로세스에 대한 통찰력을 제공할 수 있는 최대한 많은 데이터를 수집하고 이 데이터를 사용하여 프로세스를 최적화하는 것입니다.

폐쇄 루프 제어 시스템을 구축하는 것은 AM에서 반복성을 높이는 가장 효율적인 방법으로 간주됩니다.

폐쇄 루프 제어 시스템에는 세 단계가 포함됩니다. 첫 번째는 시뮬레이션을 통한 빌드 계획입니다. 두 번째는 기계 및 공정 모니터링입니다. 마지막으로 수집된 데이터를 사용하여 인쇄 프로세스를 분석하고 시스템을 조정하여 빌드 실패를 방지하고 재현성을 보장합니다.

이러한 시스템을 구축하려면 기계 간의 높은 수준의 연결성과 이러한 프로세스를 조정할 수 있는 능력이 필요합니다.

여기에서 사물의 디지털 측면에 대해 생각하기 시작해야 합니다. 데이터의 효율적인 수집 및 처리를 지원하고 투명성과 책임성을 촉진하는 디지털 시스템을 설치하는 것은 안정적이고 일관된 결과를 제공하는 부품의 3D 프린팅에 필요한 것입니다.

예를 들어, Bowman Additive Production은 AM을 사용한 베어링 생산을 전문으로 합니다. AM 전문가는 매일 여러 프로젝트를 처리하기 때문에 요청, 생산 및 사후 처리 단계에서 부품 및 생산 요구 사항에 대한 명확한 개요를 유지 관리하는 것은 Excel과 같은 도구를 사용하는 것이 어려울 수 있습니다.

전문 AM 소프트웨어를 사용하여 회사는 3D 인쇄 주문 데이터를 수집하고 생산 및 사후 처리를 통해 부품을 추적하고 모든 단계를 디지털 방식으로 조정할 수 있었습니다. 결과적으로 Bowman AP는 데이터를 중앙 집중화하고 반복성을 뒷받침하는 간소화된 프로세스를 구축했습니다.

따라서 여기서 요점은 AM 프로덕션을 조기에 관리하는 방법에 대해 생각하기 시작해야 한다는 것입니다. 적층 MES 및 기계 통합과 같은 AM용으로 개발된 전문 솔루션이 없으면 프로세스 복잡성이 증가할 위험이 있습니다. 이것은 높은 수준의 반복성을 달성하는 것을 어렵게 만들고 전반적인 확장 능력에 영향을 미칩니다.

크게 생각하고, 작게 시작하고, 빠르게 확장하세요.

새로운 기술을 채택하는 것은 어려울 수 있으며 위험이 따릅니다. 그러나 적층 제조의 장기적 이점은 필요한 초기 시간과 투자를 훨씬 능가합니다.

고성능 AM 지원 재료 공급업체인 Solvay의 Brian Alexander는 다음과 같이 요약했습니다. 부품 성능, 품질 및 일관성은 기존 제조 방식보다 훨씬 낮을 것입니다."

따라서 AM이 가치를 더하는 영역을 찾으십시오. 사용 가능한 기술을 탐색하고 요구 사항에 가장 적합한 기술의 우선 순위를 지정합니다. 연구 기관 및 자문 회사에서 제공하는 교육 및 교육 기회를 활용하십시오.

마지막으로, 구현 전략을 개발하기 시작하십시오. - 귀하의 우수 센터를 초점으로 사용하십시오.

이 단계는 고급 적층 제조 사용에 대한 자신의 전문 지식을 점차적으로 구축하는 데 도움이 될 것입니다.