3D 프린팅 혁신을 보여주는 5가지 애플리케이션

적층 제조(AM)는 제조업체의 혁신을 가속화할 수 있는 핵심 기술 중 하나입니다. AM을 채택한 산업은 제품 설계 및 제조에 새로운 기회를 가져오는 변화를 겪고 있습니다.

오늘 기사에서는 산업 전반에 걸쳐 새로운 트렌드를 설정할 수 있는 3D 프린팅의 최근 개발 사항을 살펴보겠습니다.

1. 3D 인쇄 생체 공학 눈

인간의 눈은 공학의 매혹적인 부분이지만 여러 기술 장벽으로 인해 이를 재현하는 것이 어려운 것으로 판명되었습니다. 이제 3D 프린팅, 전자공학, 생물학의 융합으로 미네소타 대학 연구팀은 장벽을 극복하는 방법을 찾아 인공 눈의 프로토타입을 만들었습니다.

이 이정표는 시각 장애인이 보거나 시력이 좋은 사람이 더 잘 볼 수 있도록 하는 생체 공학 눈을 만들기 위한 중요한 단계입니다.

생체 공학 눈의 원형은 은 입자가 인쇄된 반구형 유리 돔으로 구성되어 있습니다. 다음으로, 반도체 폴리머 재료를 사용하여 광다이오드를 인쇄했습니다. 광다이오드는 빛을 전기 신호로 변환하여 처리할 수 있고 실제 이미지로 변환할 수 있습니다.

테스트 시 인공 눈은 빛을 변환하는 데 25%의 효율을 보였습니다. 신호를 전기 신호로 변환합니다. 연구원들은 우리가 실제 눈과 유사한 것을 개발하는 데 가장 가까웠다고 말합니다. 팀이 개발한 복합 재료 3D 프린터는 이러한 주요 업적을 달성하는 데 핵심적인 역할을 했습니다.

현재 연구원들은 다음 프로토타입을 연구하고 있으며, 이 프로토타입은 훨씬 더 효율적인 더 많은 광 수용체를 가질 것입니다. 그들은 또한 실제 눈에 이식할 수 있는 부드러운 반구형 재료에 인쇄하는 방법을 찾고 있습니다.

SF처럼 들릴지 모르지만 3D 인쇄 생체 공학 눈은 곧 현실이 되어 재생 의학의 새 시대를 열 수 있습니다.

2. 전체 보트 및 군사 대피소 3D 프린팅

최근 3D 프린팅을 적용하여 무게가 2톤이 넘는 7.62m 보트를 제작했습니다. 3Dirigo라는 이름의 보트는 지금까지 3D 프린터로 인쇄된 물체 중 가장 큰 것으로 알려져 있습니다. 위업은 메인 대학의 UMaine 고급 구조 및 복합 재료 센터에서 달성했습니다.

대형 3D 프린팅은 작은 부품과 프로토타입뿐만 아니라 대형 구조물을 보다 경제적으로 3D 프린팅하는 방법을 모색하는 기업이 늘어남에 따라 새로운 트렌드가 되고 있습니다.

3D 인쇄 선박은 이러한 추세가 견인력을 얻고 있다는 흥미로운 지표입니다. 보트는 72시간 동안 논스톱 인쇄를 통해 하나의 단단한 조각으로 만들어졌습니다. 기존의 제조 방법을 사용할 경우 보트를 제조하는 데 몇 주 또는 심지어 몇 달이 소요될 수 있습니다.

보트를 만든 압출 기반 3D 프린터는 바이오 기반 재료와 함께 작동하도록 설계되었으며, 특히 플라스틱과 목재 셀룰로오스의 혼합물. 새로운 지속 가능한 생체 유래 복합 재료는 재활용 가능하고 경제적이라고 합니다.

이러한 재료를 대규모 3D 프린팅과 결합하는 것은 우연이 아닙니다. 3D 프린팅은 재료 낭비를 줄이고 필요 지점에 더 가까운 곳에서 더 빠르게 생산할 수 있어 지속 가능한 제조 옵션으로도 알려져 있습니다.

연구원들은 3D 인쇄된 보트 외에도 3D 인쇄된 3.65m 길이의 미 육군 통신 대피소를 도입했습니다. 이 프로젝트는 UMaine과 미 육군 전투 능력 개발 사령부(CCDC) 군인 센터 간의 협력을 보여주고 신속하게 배치할 수 있는 군인용 대피소를 개발하는 것이었습니다.

궁극적으로 이러한 개발은 대규모 3D 프린팅은 해양 및 군사 부문 모두에서 혁신과 프로토타입 개발을 가속화할 수 있습니다. 이러한 산업 외에도 대규모 3D 프린팅은 이미 항공 우주, 건설 및 파운드리 응용 분야에서 유용성이 입증되었습니다.

3. 로켓 제조를 재고하다

캘리포니아에 기반을 둔 신생 기업인 Relativity Space가 로켓을 만들 계획이므로 항공 우주는 특히 대규모 3D 프린팅으로 곧 변모할 수 있으며, 그 중 약 95%가 3D 프린팅될 것입니다.

비전을 실현하기 위해 이 회사는 기계 학습 및 로봇 공학으로 구동되는 세계 최대의 아크 용접 금속 3D 프린터 중 하나인 Stargate를 개발했습니다. Stargate 3D 프린터의 기술은 노즐에서 제작 플랫폼으로 압출되는 금속 와이어를 녹여서 작동합니다.

최대 직경 2.7m(9피트), 높이 약 4.5m(15피트)에 달하는 구성요소를 생성할 수 있는 Stargate는 모든 연료 탱크 및 기타 대형 로켓 구성요소를 인쇄합니다. 더 작은 부품의 경우 이 회사는 SLM(Selective Laser Melting) 기술을 사용하고 있습니다.

Relativity Space는 3D 프린팅을 적용하여 사실상 전체 로켓을 제조함으로써 로켓의 무게를 크게 줄여 잠재적으로 발사 비용을 줄이는 동시에 탑재량을 늘릴 수 있기를 희망합니다. 또한 3D 프린팅을 통해 회사는 로켓 제조에 있어 인상적인 기간인 단 2개월 만에 비행 준비 로켓을 생산할 수 있습니다.

Relativity Space는 2021년 초까지 완전히 3D 인쇄된 로켓을 궤도에 진입시키는 최초의 기업이 되기 위해 입찰하고 있습니다. 이러한 계획은 처음에는 억지스러워 보였을지 모르지만 회사는 목표를 향해 꾸준히 발전해 왔습니다. .

예를 들어, 회사의 주요 제품인 Terran 1 로켓은 3m 페이로드 페어링을 포함하여 두 배의 부피로 최근 몇 가지 개선을 거쳤습니다. 또 다른 주목할만한 성과로는 최근에 마감된 1억 4천만 달러의 시리즈 C 펀딩이 포함되어 회사가 비전에 한 걸음 더 다가서게 되었습니다.

로켓 전체를 3D 프린팅하면 로켓 배송이 상당히 가속화되어 발사 빈도가 증가할 수 있습니다. 이 비전은 정말 야심차고, 성공하면 로켓이 어떻게 개발되고 제조되는지를 재구상하는 단계가 될 것입니다.

4. 3D 프린팅과 자율 이동성의 미래

Airbus는 자율 이동성에 중점을 둔 혁신적인 제품을 제공하기 위해 LM Industries와 제휴하여 Neorizon이라는 신생 기업을 설립했습니다. 이를 달성하기 위해 회사는 디지털 제조와 폴리머 및 금속 3D 프린팅에 대한 전문 지식을 결합하고 있습니다.

LM 인더스트리는 지난 해(2018) 업계에서 가장 많이 언급되는 3D 인쇄 차량을 개발한 회사인 Local Motors가 설립했습니다. 2016년 Local Motors는 3D 프린팅으로 제작한 자율주행 셔틀인 Olli를 기존 차량보다 90% 적은 부품과 100% 재활용 가능한 부품으로 제작했습니다. 이 회사는 3D 프린팅을 사용하여 지역 마이크로팩토리에서 차량을 제조 및 조립함으로써 보다 유연하고 민첩한 생산을 달성합니다.

LM 인더스트리에 따르면 '현재의 운송 인프라와 기존의 대량 제조는 너무 유연하지 않고 자본 집약적이어서 진화하는 기술 동향과 변화하는 소비자 요구에 서비스를 제공하기 어렵습니다.'

더 많은 유연성을 제공하기 위해 제품 개발 및 생산에서 Neorizon은 지역 마이크로팩토리를 설립하여 훨씬 빠르고 유연하게 제품을 설계 및 제조할 수 있습니다.

현재로서는 스타트업이 어떤 제품을 개발할지 정확히 알 수 없지만 초점은 항공 분야일 가능성이 큽니다. 현재 항공기를 비행택시나 배달 차량으로 사용하는 것에 대한 관심이 증가하고 있어 이것들이 네오리존이 탐색할 수 있는 영역 중 하나가 될 수 있습니다.

네오리존이 무엇을 개발하든, 이와 같은 파트너십은 3D 프린팅이 핵심 역할 중 하나인 디지털 제조로의 성장하는 변화의 또 다른 지표가 됩니다. 궁극적으로 이는 두 회사가 자율 이동성의 미래를 재고하는 데 도움이 되는 AM의 잠재력에 대해 확신하고 있음을 의미합니다.

5. 3D 프린팅 서비스 사무소를 위한 새로운 기회

9월에 미국에 기반을 둔 3D 프린팅 서비스 제공업체인 Voodoo Manufacturing은 새로운 치과 제조 및 유통 서비스인 Voodoo Clear Aligners를 출시했습니다.

이 회사는 Formlabs 수지 기반 기술을 사용하여 20,000개의 얼라이너 몰드를 제작하고 있습니다. 한 달. 연말까지 월 80,000개의 금형으로 생산량을 늘릴 계획입니다.

놀랍지만, Voodoo Manufacturing의 투명 교정 장치 시장 진출은 충분한 기반을 갖추고 있습니다. 투명 교정 장치 시장은 엄청난 성장을 경험하고 있으며 Voodoo는 점유율을 주장하고자 합니다.

많은 면에서 이러한 성장은 치과용 3D 프린팅과 같은 디지털 기술의 도입에 기인할 수 있습니다.

기본적으로 투명 교정기는 치아를 조정하고 교정하는 데 사용되는 장치입니다. 사람마다 치아의 위치와 모양이 다르기 때문에 본질적으로 개별화된 제품입니다. 3D 프린팅은 치과 전문가가 금형 생산을 통해 투명 교정 장치를 비용 효율적으로 맞춤화할 수 있는 유일한 기술입니다.

이 금형은 열성형이라고 하는 공정에 사용되며, 특수 플라스틱이 유연해질 때까지 가열된 다음 금형의 모양으로 성형됩니다.

현재 대부분의 투명 교정 장치는 3D 인쇄 금형을 사용하여 생산되는 것으로 추정됩니다. 이러한 대용량 응용 프로그램의 경우 속도와 자동화가 두 가지 주요 우선 순위가 되었으며 이는 처음부터 Voodoo Manufacturing 비즈니스의 중심에 있었습니다.

다른 3D 프린팅 서비스 부서도 참고할 수 있습니다. 다양한 재료와 기술이 있기 때문에 서비스 부서가 경쟁력을 유지하기 위해 특정 영역을 전문화하는 것이 중요해지고 있습니다.

Voodoo Manufacturing의 투명 교정 장치 시장으로의 도약은 3D 프린팅 서비스 부서가 전문성을 확립할 수 있는 또 다른 영역을 가리킵니다. 투명 교정 장치 시장이 계속 성장하고 더 많은 회사가 게임에 참여함에 따라 일부 다른 서비스 제공업체는 점점 더 수익성이 높은 틈새 시장을 채우기 위해 Voodoo Manufacturing의 소송을 따를 수 있습니다.

3D 프린팅의 트렌드를 이끄는 힘

3D 프린팅을 채택하는 산업은 이 기술에 점점 더 자신감을 갖게 됩니다. 자신감이 커짐에 따라 기업은 새로운 응용 프로그램과 비즈니스 기회를 찾기 위해 기꺼이 3D 프린팅을 실험하고 있습니다. 이는 궁극적으로 첨단 의료 제품의 개발이든 완전히 3D 인쇄된 로켓의 생산이든 산업 전반에 걸쳐 새로운 트렌드를 형성하는 데 도움이 됩니다.

분명히 3D 프린팅은 프로토타이핑을 넘어 혁신을 주도할 수 있는 엄청난 잠재력을 가지고 있으며 기업이 경쟁에서 차별화할 수 있는 기회를 제공할 뿐만 아니라 차세대 제품이 될 수 있는 것을 개발할 수 있는 기회를 제공합니다. .