전문가 인터뷰:툴링에 3D 프린팅을 채택한 던롭 시스템 및 부품 Mark Statham

지그, 고정구 및 기타 도구 보조 도구는 모든 생산 현장의 중추를 형성합니다. 그러나 이러한 도구를 생산하는 데 몇 주가 소요되어 생산 워크플로에 병목 현상이 발생하는 것은 드문 일이 아닙니다.

이를 극복하기 위해 기업들은 점점 더 툴링 제작 속도를 높이기 위해 3D 프린팅을 채택하고 있습니다. 영국 자동차 제조 회사인 Dunlop Systems and Components가 그러한 회사 중 하나입니다.

Dunlop은 2018년 말에 Markforged의 복합 3D 프린팅 기술을 비즈니스에 통합했습니다. 9개월이 빨리 지나가고 회사는 이제 단 며칠 만에 부품과 프로토타입을 3D 프린팅할 수 있게 되었습니다.

이번 주 전문가 인터뷰에서 Dunlop의 생산 및 엔지니어링 관리자인 Mark Statham은 AMFG에 합류하여 3D 프린팅 채택 프로세스와 이 기술이 회사의 생산 프로세스 영역을 간소화하는 데 어떻게 도움이 되는지 논의합니다.

Dunlop 시스템 및 구성 요소에 대해 간단히 말씀해 주시겠습니까?

Dunlop Systems는 1960년대 원래 Dunlop 회사에서 태어나 모든 유형의 서스펜션 시스템을 생산하기 시작했습니다. 이것은 미니 메트로에서 시작하여 수십 년에 걸쳐 점진적으로 Land Rover, GM, Isuzu 및 Renault 트럭과 특수 차량을 비롯한 다양한 차량 제조업체의 플랫폼에 에어 서스펜션을 도입했습니다.

최근에는 구급차 시장(Renault, LDV)과 휠체어를 수용할 수 있는 차량이 있는 휠체어 접근 시장에 진출하는 등 더 작은 틈새 시장에 진출했습니다.

2014년에 우리는 목적에 맞게 지어진 시설로 이전했고 이것은 Dunlop Systems 브랜드로 새로운 시장에서 우리 자신을 출시할 기회를 만들었습니다.

Dunlop은 어떤 유형의 고객과 산업에 서비스를 제공합니까?

우리는 주로 자동차 산업에 서비스를 제공합니다. 예를 들어, 우리는 모든 고급 Land Rover, Discoveries 등을 위한 차량 서스펜션을 제조하고 Renault 및 Dennis Specialist Vehicle도 생산합니다.

우리는 또한 기차 산업에도 서비스를 제공합니다. Bombardier는 우리의 고객 중 하나입니다. 우리가 이 부문을 위해 생산하는 제품 중 하나는 밸브입니다.

우리 제품을 구매하여 기계를 움직이는 기계에 사용하여 공중, 에어 서스펜션 및 아주 쉽게 이리저리 움직입니다.

저희 제품은 진동 억제 및 이동을 위해 산업 부문에서도 사용됩니다. 특이한 응용 분야 중 하나는 박람회장 놀이기구에 복잡한 벨로우즈를 사용하는 것입니다. 따라서 당사는 다양한 분야에 서비스를 제공합니다.

회사가 적층 제조를 고려하기로 결정한 이유는 무엇입니까?

Dunlop은 새로운 고객의 차량에 에어 서스펜션 시스템(ECAS)을 장착하기 위한 문의와 관심을 받습니다. 고객은 구상에서 SOP에 이르기까지 리드 타임을 단축해야 하므로 설계 및 제조 프로세스의 모든 부분에서 속도를 높일 필요가 있었습니다.

예산 제약은 매우 빡빡합니다. 왜냐하면 우리는 과도한 지출 없이 고객 프로그램을 지원하기 위해 노력하기 때문입니다. 우리는 또한 새로운 고객을 유치하기 위해 새로운 개발 작업에 자금을 지원하려고 했습니다. 그래서 3D프린팅을 보러 갔을 때 돈을 절약하고 새로운 비즈니스를 창출하는 데 도움이 될 것이라고 생각했습니다. 그것이 우리가 3D 프린팅에 처음 진출한 곳입니다.

첨가제 아이디어를 제안할 때 처음에는 동의하기 어려웠습니까? 아니면 처음부터 회사 전체가 참여했습니까?

우리 디자인 엔지니어링 부서의 엔지니어들은 몇 년 전에 이미 3D 프린팅을 살펴보았습니다.

우리는 서스펜션을 설계하고 제작한 다음 내구성 테스트를 하는 자체 테스트 시설을 보유하고 있습니다. 분명히 이러한 서스펜션은 백만 마일을 지속해야 합니다. 그들은 높은 주파수와 높은 속도에서 높은 내구성을 가지며 약 2주 동안 거기에 있어 서스펜션 장치의 수명을 시뮬레이션합니다.

우리 엔지니어들이 처음 3D 프린팅을 보았을 때 사용 가능한 재료로는 그런 종류의 수명을 달성할 수 없다는 것을 알게 되었습니다. 그러나 우리는 기술을 쓰지 않았습니다.

작년에 감독님이 저에게 다가와 3D 프린팅을 사용할 수 있는지, 어떻게 사용할 수 있는지 알아보기 위해 온라인 세미나에 참가할 수 있는지 물었습니다. Markforged가 운영하는 세미나는 그들이 보유한 기술과 재료, 그리고 더 중요한 것은 다른 사람들이 그것을 어떻게 사용했는지 보여주었습니다. 그때 저는 3D 프린팅이 우리에게도 도움이 될 수 있다고 생각했습니다.

하지만 진정한 비즈니스 사례를 만들기 위해서는 수리해야 하는 부품, 점검이 필요한 부품 또는 교체한 다음 스프레드시트를 비용이 얼마나 드는지 함께 넣습니다.

일부 부품은 매년 교체되고 다른 부품은 고장나면 교체됩니다. 3D 프린터를 탑재한다고 해서 모든 도구를 완전히 대체할 수는 없다는 것이 분명해졌습니다. 왜냐하면 우리는 사용 빈도가 높은 고온 고충격 도구가 있기 때문입니다.

하지만 교체 옵션을 제공하려고 했습니다. 프린터 구입 비용과 월별 운영 비용을 고려하면 2년 이내에 투자 수익을 쉽게 얻을 수 있을 것이라고 계산했습니다.

나는 우리가 교체할 수 있고 교체가 필요하거나 교체할 여유가 없는 약 100개의 툴링 부품 목록을 작성했습니다. 이를 바탕으로 지출을 정당화할 수 있었습니다.

약 3주 후에 프린터를 배송받았고 6개월 이내에 비용을 회수했습니다.

초기에 기술을 배포하는 과정은 어땠나요?

3D 프린터가 도착했을 때 우리는 약 1시간 만에 가동을 시작했습니다. 가장 중요한 기준 목록을 살펴보는 것으로 시작했습니다.

우리는 그 시점에서 밤새 실행되는 것을 원하지 않았습니다. 우리는 일을 단순하게 유지하고 우선 순위 목록에 있던 간단한 도구에 집중하고 싶었습니다.

예를 들어 Bentley, Audi, Porsche와 같은 고급 차량에 장착되는 고품질 서스펜션 품목이 있습니다. 당사의 주요 고객 중 한 명이 당사 모듈을 구매하고 자체 구성요소를 추가하여 완전한 에어 스트럿을 생성합니다.

이것은 고품질 차량 부품이기 때문에 우리는 부품을 보호하기 위해 공정 중에 부품을 제자리에 고정하는 나일론 도구를 사용합니다. 이 나일론 도구는 마모되고 더러워지고 그다지 매력적이지 않기 때문에 교체용 나일론 부품이 우리가 인쇄한 첫 번째 항목이었습니다. 흰색 나일론을 Markforged의 Black Onyx로 교체했습니다.

몇 시간 만에 부품을 바로 받을 수 있어서 좋은 반응을 얻었습니다. 일반적으로 부품을 교체해야 하는 경우 먼저 도면을 찾아 견적을 위해 보낸 다음 공구 제작자의 견적이 돌아올 때까지 기다려야 하며 며칠이 걸릴 수 있습니다.

주문을 올리기 위해 서류를 받는 데만 1주일에서 2주가 걸렸습니다. 그런 다음 부품을 만드는 데 부품이 얼마나 복잡한지에 따라 일주일이 더 걸릴 수 있습니다.

우리는 부품을 매일 인쇄하는 데 비해 최소 2주의 소요 시간을 예상하고 있습니다. 바로 그때 작업 현장의 동료들이 3D 프린팅의 이점을 실감했습니다.

최초의 프린팅 부품은 매우 단순한 부품이었습니다. 그런 다음 우리는 부품을 살펴보고 얼마나 가벼우면서도 동시에 3D 인쇄 부품이 얼마나 강한지 배웠습니다. 그것은 우리가 대체할 수 있는 광범위한 도구를 열었습니다.

첫 주에 아주 좋은 반응을 얻었습니다. 작업 현장은 몇 주가 아닌 며칠, 몇 시간 만에 부품을 받고 있었습니다. 그리고 우리는 IATS 표준이기 때문에 품질 부서에서 부품을 검사하는 시간보다 인쇄하는 시간이 더 오래 걸립니다.

간단히 시작했다고 말씀하셨습니다. 3D 프린터를 사용한 9개월 동안 3D 프린팅 사용이 발전했습니까?

예. 이제 우리는 매우 복잡한 부품과 도구를 만들 수 있으며 두 개의 3D 인쇄 부품을 함께 고정하는 방법을 개발했습니다.

휠체어 접근 차량을 생산하는 소규모 틈새 고객이 많이 있습니다. 우리는 이러한 회사들과 파트너십을 발전시켰으며 그 중 일부는 상대적으로 적은 예산을 지원하기 위한 것입니다. 다른 소규모 고객은 우리가 사용하지 않는 도구에서 사용했던 도구를 받고 있었습니다. 그것은 매력적으로 보이지 않았지만 여전히 일을했습니다.

이제 이러한 고객을 위해 부품에 꼭 맞는 부품을 고정하고 이전보다 부품을 더 잘 보호하는 매우 복잡한 작업을 3D 인쇄할 수 있습니다. 이는 또한 이제 적절한 엔지니어링 툴링이기 때문에 손상 위험이 적으면서 부품을 더 빨리 얻을 수 있음을 의미합니다.

우리는 또한 다양한 결합 기술을 실험하고 있습니다. 예를 들어, 우리는 모든 제품을 사내에서 성형하기 때문에 성형 공정에 들어가기 전에 제품을 확장해야 합니다.

우리는 약 14,000파운드의 비용이 드는 확장 기계가 작업장에 있습니다. 자체 개발합니다. 길이가 약 2미터이고 높이가 약 2미터이기 때문에 "로켓"이라고 부릅니다. 작업자를 향한 비스듬한 방향을 가리키므로 작업자가 제품을 아주 쉽게 싣고 내릴 수 있습니다. 그러나 실제 작업 영역은 길이가 약 0.5미터에 불과합니다. 그러나 제품을 확장하는 것은 그 기계의 모든 작동입니다.

작업 영역을 위해 이제 0.5미터 튜브를 3D로 인쇄했으며 함께 결합한 6개의 다른 부분으로 인쇄되었습니다.

우리는 더 큰 기계 대신 이 0.5미터 튜브에서 제품을 확장하는 첫 번째 시도를 했습니다. 그러나 이 프로토타입 고정 장치는 비용의 일부인 £600에 불과합니다.

우리는 이제 새로운 자동차 제조업체의 공급업체이기 때문에 이러한 기계 중 약 6대가 필요할 것입니다. 이것이 효과가 있다면 많은 돈을 절약할 수 있습니다.

기업이 우리에게 자주 말하는 것 중 하나는 기술을 성공적으로 채택하기 위해 내부적으로 AM 전문 지식이 필요하다는 것입니다. 직면한 문제였습니까?

우리 팀에는 5명이 있고 우리 부서에서는 3D 프린터를 운영하고 유지 관리합니다. 우리 부서의 모든 사람들은 빠르게 기술을 습득했고 우리는 다양한 시도를 하고 있습니다.

다른 부서에서는 서서히 기술에 익숙해지고 있습니다. 예를 들어, 품질 부서를 위해 일부 게이지를 인쇄했습니다. 품질 부서는 특정 부품이 허용 범위 내에 있는지 확인해야 합니다. 매우 중요하지 않기 때문에 일부 게이지를 3D로 인쇄했습니다. 그래서 우리 품질 부서는 이 3D 인쇄 도구 중 일부를 채택했습니다.

디자인 팀을 위한 프로토타입 부품도 제작했습니다. 프로토타입 부품은 단단한 강철이나 단단한 알루미늄으로 가공해야 하기 때문에 일반적으로 매우 비쌉니다.

차량의 에어 서스펜션에는 일반적으로 각반이 있어 돌이 서스펜션에 부딪혀 에어백이 파열되는 것을 방지합니다. 이 각반은 플라스틱 칼라를 사용하여 스트럿에 지지됩니다. 프로토타입이기 때문에 아무도 프로토타입을 위한 금형을 설계하지 않았기 때문에 성형할 수 없었습니다. 솔리드로 가공할 수도 있었지만 설계가 너무 복잡하여 전문 CNC 기계가 필요할 것입니다.

결과적으로 우리는 일부 프로토타입 칼라를 3D 프린팅했으며, 3D 프린팅이기 때문에 차량과 함께 비틀고 움직여야 하기 때문에 필요한 장력을 얻을 수 있습니다. 꽤 성공적이었습니다.

그러나 잠재적으로 연간 50,000대의 차량, 즉 100,000개의 제품을 볼 때 프린터가 하나만 있기 때문에 아직 가능성의 영역이 아닙니다. 우리는 현재 3D 제조 회사가 아닙니다.

지금 디자인 팀은 여전히 ​​이러한 부품을 성형하고 플라스틱 성형기를 얻는 방법을 찾고 있습니다. 3D 프린팅은 개발에 적합하지만 여전히 느린 프로세스입니다.

앞으로 기술에 대한 Dunlop의 비전은 무엇입니까? 3D 프린팅 사용이 다른 애플리케이션으로 확대되고 있다고 보십니까?

현재 우리는 향후 12~18개월 내에 새로운 툴링 라인을 완전히 재창조해야 하기 때문에 툴링에 집중하고 있습니다. 우리는 이것을 3D 프린팅으로 디자인하는 과정에 있습니다.

현재 라인에 잘 맞는 현재 디자인이 모두 있습니다. 3D 프린팅을 사용하면 특정 영역에서 부품을 더 강하게 만들기 위해 약간의 변환을 수행해야 하며 이제 탄소 섬유를 추가할 수 있습니다. 그래서 지금은 그것이 우리의 초점입니다.

그러나 우리는 1960년대부터 서스펜션 부품을 설계하기 때문에 여전히 그것을 구매하는 고객이 있습니다. 그래서 기차 산업은 우리가 설계한 오래된 레벨링 밸브를 구입합니다. 이들은 기본 레버 시스템을 사용하여 기차의 한 부분에서 다른 부분으로 공기를 이동시켜 굽은 부분 주위로 기울어지게 하는 차체의 요소입니다. Virgin Trains 및 Bombardier와 같은 고객이 사용합니다.

이 부분은 1960년대와 70년대 초반에 디자인되었습니다. 알루미늄으로 된 원래 주물이 닳아서 우리는 그 주물을 수리하려고 하는 것인데 상당히 비싼 것입니다. 그러나 시스템을 활용하기 위해 본체를 3D 프린팅하는 옵션도 있습니다. 그것은 하나의 가능성입니다. 그러기 위해서는 더 많은 프린터가 필요합니다.

우리가 보고 있는 또 다른 문제는 금형이 너무 오래되어 일부 제품을 재활용할 수 있는지 여부입니다.

Dunlop의 내년은 무엇입니까?

새로운 전기 자동차 플랫폼 출시가 다가오기 때문에 우리에게는 매우 바쁜 한 해가 될 것입니다. 우리는 또한 다른 OEM의 IATF 16949 인증을 위해 증가하는 ECAS 시스템 비즈니스를 지원해야 합니다. 또한 우리의 오랜 비즈니스 모델이었던 중요한 애프터마켓에 집중할 것입니다.

우리 회사는 OEM 대량 생산, 더 작은 애프터마켓 생산 및 산업 범위의 방진 부품 개발에 중점을 둘 것입니다.

3D 프린팅과 관련하여 우리는 3D 프린터를 과도하게 사용하고 있습니다. 작동이 멈추지 않습니다. 그래서 우리는 더 큰 새 프린터를 구입하려고 합니다. 즉, 두 대의 프린터가 실행되어 더 많은 처리량을 얻을 수 있습니다.

Dunlop Systems에 대해 자세히 알아보려면 다음을 방문하십시오. https://www.dunlopsystems.com/