전문가 인터뷰:금속 3D 프린팅을 대량 생산에 적용한 3DEO의 Matt Sand 사장

금속 3D 프린팅과 관련하여 대량 생산을 달성하는 것은 대다수 기업의 성배입니다. 2016년에 설립된 금속 3D 프린팅 회사인 3DEO는 특허받은 Intelligent Layering 기술 덕분에 이를 달성했다고 주장합니다.

LA에 본사를 둔 이 회사는 적층 제조 공정을 통해 금속 3D 인쇄 부품을 위한 반복 가능하고 자동화된 대량 생산을 달성할 수 있습니다. 이번 주에 3DEO의 사장인 Matt Sand와 대화하여 기술의 이점에 대해 논의하고 금속 3D 인쇄와 기존 제조의 비용 이점을 비교하게 된 것을 기쁘게 생각합니다.

3DEO에 대해 간단히 말씀해 주시겠습니까?

3DEO는 바인더 분사를 기반으로 하는 Intelligent Layering이라는 새로운 금속 3D 프린팅 기술을 발명했습니다. 3DEO의 공동 설립자 중 두 명인 Matt Petros와 Payman Toabi는 바인더 젯팅과 유사한 기술에서 박사 학위를 받았기 때문에 해당 기술에 매우 익숙하고 기술의 장점과 단점에 대해 많이 알고 있습니다.

졸업 후 팀은 완전히 새롭고 독창적인 완전히 새로운 기술인 Intelligent Layer를 발명했습니다. 독점적인 기술은 대량 생산을 위해 특별히 설계되었습니다. 즉, 저비용 구조로 높은 반복 가능성을 의미합니다.

우리가 발명한 기술은 이러한 목표를 달성합니다. 바인더 분사와 같은 지능형 레이어링은 "결합 및 소결" 기술입니다. 그러나 3DEO가 인쇄 과정에서 부품을 묶는 방식은 매우 다릅니다. 잉크젯 3D 프린터와 달리 당사 기계는 독점 스프레이 시스템을 사용합니다. 우리의 3D 프린터는 잉크젯 노즐을 사용하지 않기 때문에 잉크젯 프로세스가 하는 몇 가지 제한 사항이 없으며 바인더 증착에 있어서도 많은 자유가 있습니다.

3DEO의 Intelligent Layering 프로세스는 어떻게 작동합니까?

3DEO의 덧셈 과정은 3단계로 이루어집니다.

먼저, 기계는 표준 금속 사출 성형(MIM) 금속 분말의 얇은 층을 퍼뜨립니다. 그런 다음 전체 레이어에 바인더를 뿌립니다. 마지막으로 CNC 엔드밀을 사용하여 각 레이어에서 부품의 모양을 정확하게 정의합니다.

이 레이어별 밀링 프로세스를 사용하여 부품의 공차를 확인합니다. 내가 아는 한, 우리는 모든 적층 제조 공정 중 최고의 치수 허용 오차를 가지고 있습니다. 현재 우리는 인치당 +/- 0.002인치(+/- 50미크론)의 허용 오차로 인쇄하고 있습니다. 우리는 차세대 하드웨어에서 훨씬 더 엄격한 공차를 달성할 수 있습니다.

생산에 도달하는 데 도움이 되는 우리 프로세스의 또 다른 흥미로운 이점은 반복성입니다. 우리 기술에는 저하되는 프로세스가 없다는 것은 10,000번째 3D 인쇄 부품이 첫 번째 부품과 정확히 동일하게 나온다는 것을 의미합니다.

구성 요소를 만드는 방법과 다음과 같은 다양한 변수를 처리하는 방법을 이해하면 벌크 소결 공정과 관련된 수축으로 인해 우리 공정은 매우 견고하고 반복 가능합니다.

마지막으로, 우리는 생산 라인을 완전히 자동화하는 과정에 있습니다. 육체 노동은 적층 제조에서 가장 큰 비용 동인 중 하나입니다. 그러나 빌드 플레이트에서 부품을 자르는 데 노동력이 필요하지 않은 완전 자동화된 생산 라인을 갖추게 되면 부품을 크랭킹하는 전체 라인을 설정할 수 있습니다. 이 시점에서 비용 구조는 기존 제조 방식과 매우 경쟁적입니다.

지금 우리가 하는 일입니다. 작고 복잡한 스테인리스강 부품의 경우 당사의 비용 구조는 현재 기존 제조 방식과 경쟁력이 있습니다. 우리는 수만 개의 부품에서 고객과 함께 많은 주문을 받았습니다. 불과 몇 주 전에 우리는 28,000개의 부품에 대한 최대 주문량으로 생산을 시작했습니다.

저는 우리가 가장 많은 양의 금속 적층 제조를 하고 있다고 생각합니다. 바라건대 내년 이맘때에는 수십만 개의 부품을 주문할 것입니다.

3DEO는 어떻게 생산 프로세스를 자동화할 수 있었습니까?

선반에서 3D 프린터를 구입하면 우리 기계에 비해 유연성이 거의 없습니다. 우리는 이 기술을 발명했기 때문에 모든 소프트웨어, 하드웨어 및 재료에 대한 루트 액세스 권한이 있습니다. 기술을 소유함으로써 자동화 솔루션을 구현할 수 있는 유연성을 갖게 되었습니다.

프린터를 판매하지 않기로 한 결정이 의도적인 전략적 접근 방식이었습니까? 미래에도 바뀔까요?

네, 확실히 의도적이었습니다. 고품질의 최종 사용 구성 요소를 원할 때 프린터를 갖는 것은 프로세스의 한 부분일 뿐입니다. 최종 사용 구성 요소를 생산하는 데 필요한 총 공정 요구 사항의 15~20%에 불과하다고까지 말할 수 있습니다.

그런 관점에서 보면 3D 프린터를 판매하는 것이 중요하지 않다는 것을 즉시 알 수 있습니다. 정말 대답. 적어도 우리의 관점에서는 프린터뿐만 아니라 전체 프로세스를 소유해야 합니다. 따라서 현재로서는 장비를 판매할 계획이 없습니다.

현재 귀하의 기술에 대한 수요가 가장 높은 산업 분야는 무엇입니까?

작고 복잡한 부품을 만드는 기술의 이점은 다양한 산업 분야에 적용할 수 있다는 것입니다. 항공우주, 의료 및 산업 장비 — 우리는 이러한 모든 비즈니스에 많은 고객을 보유하고 있습니다.

금속 3D 프린팅의 장점은 무엇입니까?

우리는 비슷한 비용과 비슷한 품질(더 높은 품질은 아닐 경우)로 부품을 만들 수 있기 때문에 우리 기술을 MIM과 비교하는 것을 좋아합니다. 예를 들어 MIM 부품의 밀도는 일반적으로 96-97%이지만 3DEO의 부품은 99% 이상입니다.

MIM을 사용할 때 제조업체는 금형 및 다이와 같은 툴링에 최대 6자리 합계를 지출할 수 있습니다. . 이 도구를 만드는 데 4~6개월이 걸립니다. 한번은 고객에게 처음 금형을 얼마나 자주 맞추느냐고 물었더니 대답은 "거의 전혀"였습니다. 즉, 금형을 재작업하는 데 몇 달을 소비해야 하며 이 모든 것이 첫 번째 부품을 얻기 전에 이루어집니다. .

3D프린팅에 비하면 리드타임이 평균 1주에서 2주 정도 걸리고 품질 면에서 최소한 MIM만큼 좋은 부품도 같은 가격대의 부품을 생산할 수 있습니다. , 그러나 고객에게 궁극적인 설계 자유를 제공합니다.

또 다른 이점은 프로토타입을 제작하는 것과 동일한 기계를 생산한다는 것입니다. 여기에는 몇 가지 장점이 있습니다. 일반적으로 프로토타이핑을 할 때 프로덕션에서 사용되는 기술과 다른 기술을 사용합니다. 즉, 기능 테스트를 수행하는 경우 프로토타입과 동일한(또는 더 나은) 수준의 성능을 달성할 수 있는지 확인하기 위해 프로세스를 재검증해야 합니다.

그러면 CNC 가공에서 MIM까지 전체 재인증을 수행해야 합니다. AM을 사용하면 프로토타이핑과 생산에 동일한 기술을 사용하므로 재인증이 필요하지 않습니다.

3D 프린팅이 기존 제조와 함께 어떤 역할을 한다고 보십니까?

3D 프린팅이 적합한 몇 가지 주요 범주가 있습니다. 첫 번째 범주는 적층을 위해 특별히 설계된 부품입니다. 이러한 상황에서 전통적인 제조 방식으로는 이러한 부품을 만들 수 없습니다.

적층 제조를 위한 설계에 대한 GE의 훌륭한 작업이 많이 있습니다. 그들은 제트 엔진 부품, 열교환기를 많이 사용합니다. 적층 제조된 아주 특이한 것들입니다.

두 번째 범주는 작고 매우 복잡한 부품입니다. 이러한 부품은 전통적인 제조 방식으로 만들 수 있지만 조각 가격이 매우 비쌉니다. 이 때문에 적층 제조는 가격대 측면에서 경쟁할 수 있습니다.

스탬핑 기술을 보면, 예를 들어 툴링에 투자하면 몇 푼의 비용으로 부품을 얻을 수 있습니다. 적층 제조는 결코 그것과 경쟁하지 않을 것입니다. 그러나 인베스트먼트 주조, CNC 머시닝 및 금속 사출 성형을 살펴보면 매우 복잡한 부품을 만드는 데 사용되는 세 가지 주요 공정입니다.

작고 복잡한 부품은 소량으로 필요합니다. — 우리는 50,000개 이하에 대해 이야기하고 있습니다 — 적층 제조는 그 시장의 큰 부분을 차지할 것입니다.

3DEO는 생산 능력을 늘리고 새로운 기계를 도입할 것이라고 발표했습니다. 이것이 앞으로 회사에 어떤 의미인지 말씀해 주시겠습니까?

기술이 충분히 성숙하지 않은 경우 많은 용량을 추가하고 싶지 않습니다. 그러나 우리는 우리의 기술, 특히 우리가 현재 구현하고 있는 차세대 하드웨어에 대해 충분히 자신합니다. 훨씬 더 많은 용량을 추가할 준비가 되었다고 말할 수 있습니다. 올해 말까지 우리의 생산 능력은 하루 20,000개가 될 것입니다.

이 점을 감안하여 레이저 용융과 같은 다른 적층 공정을 살펴보면 매우 많은 양을 생산할 수 있습니다. 소량, 하루에 200~300개 정도.

향후 5년 동안 적층 제조가 어떻게 발전할 것으로 보십니까?

AM이 자체적으로 등장하는 것을 보는 것은 흥미진진합니다. 오늘날 모든 사람들은 AM이 생산에 들어가는 것에 대해 이야기하고 있습니다. 2012-2013년에 우리는 모두의 희망을 불러일으켰지만 기술이 준비되지 않은 과대 광고 사이클이 있었습니다.

하지만 오늘날 기술, 품질 및 R&D 및 프로세스에 대한 총 투자는 마침내 3D 프린팅을 통해 더 많은 생산 응용 프로그램을 보게 될 지경에 이르렀습니다.

금속 3D 프린팅 내에서도 다양한 기술이 있으며 이들 모두를 위한 공간이 있습니다. 우리는 GE와 같은 놀라운 대형 제트 엔진 부품 회사가 레이저 소결로 생산하는 것을 봅니다. 3DEO는 이러한 유형의 대형 부품을 절대 만들지 않습니다. 우리는 실제로 1인치 큐브 크기 이하의 부품에 중점을 둡니다. 그러나 금속 AM이 성숙해지고 실제로 그 자체로 나타나는 것을 보는 것은 좋습니다.

업계가 여전히 극복해야 할 가장 큰 과제는 무엇입니까?

가장 큰 것은 품질 보증입니다. CNC 가공, MIM 또는 주조를 다룰 때 이러한 프로세스는 매우 잘 이해됩니다. 반면 AM은 금속 부품을 만드는 새로운 방법을 제공하므로 품질이 불확실합니다. 그렇다면 중요한 것은 고객에게 고품질 부품을 제공할 수 있도록 품질 프로세스가 제대로 갖춰져 있는지 확인하는 것입니다.

2019년은 3DEO에게 어떤 의미가 있나요?

우리는 첫 번째 공장에 정말 집중하고 있습니다. 최대 50대의 기계를 수용할 수 있는 13,000평방피트의 용량을 보유하고 있습니다. 연말까지 이 요소가 제조에서 가능한 한 완전히 자동화될 것으로 예상합니다. 우리는 하루에 수만 조각을 생산할 계획입니다. 이것은 내년에 우리를 위한 대규모 확장의 발판을 마련합니다. 우리에게 특히 흥미로운 시장인 서유럽에서 곧 확장되기를 바랍니다.

3DEO에 대해 자세히 알아보려면 www.3deo.co를 방문하세요.