자동차 산업에서 3D 프린팅의 응용

지난 수십 년 동안 적층 제조 기술의 눈부신 발전은 제품이 설계, 개발, 제조, 제조 및 유통되는 잠재적인 방식을 변화시켰습니다. 자동차 부문은 3D 프린팅 실험에 있어 매우 진보적이었고 이러한 발전은 여러 측면에서 새로운 문을 열었습니다. 이 기사에서는 현재 개발 상황을 간략하게 설명하고 3D 프린팅이 자동차 부문을 어떻게 재편할 수 있는지 간략하게 설명합니다.

3D 프린팅이 특히 좋은 분야

기존 생산 공정에서 3D 프린팅 기술로의 전환은 부품 및 제품의 기술 및 비즈니스 측면을 개선하는 데 있어 다양한 산업의 회사에 혁명을 일으켰지만 AM이 자동차 부문과 관련하여 가장 큰 영향을 미칠 두 가지 주요 영역이 있습니다.

제품 혁신

적층 제조는 기존 제조 공정을 사용하여 생산하기 힘든 설계 제한이 더 적은 구성요소를 생산할 수 있습니다. 이러한 설계 유연성은 통합 전기 배선(중공 구조를 통해), 경량화(격자 구조를 통해) 및 기존 프로세스에서는 불가능했던 복잡한 형상과 같은 향상된 기능을 추가할 수 있게 함으로써 혁신을 위한 길을 열어줍니다. 또한 새로운 AM 기술은 전기 전도성 및 가변 강도와 같은 개별 속성을 가진 다중 재료 인쇄 부품을 점점 더 많이 생산할 수 있게 되었습니다. 이러한 AM 프로세스는 보다 안전하고 가볍고 빠르고 효율적인 미래 차량을 만드는 데 중요한 역할을 합니다. EDAG의 Light Cocoon은 AM이 혁신 측면에서 어떻게 잠재적으로 새로운 문을 열 수 있는지를 보여주는 전형적인 예입니다.

공급망

AM은 새로운 툴링의 필요성을 없애고 최종 부품을 직접 생산함으로써 전체 리드 타임을 줄입니다. 또한 AM은 일반적으로 부품 생산에 필요한 재료만 사용하기 때문에 이를 사용하면 스크랩을 획기적으로 줄이고 재료 사용량을 줄일 수 있습니다. 또한 AM 제조 경량 구성 요소는 취급 비용을 낮출 수 있는 반면 주문형 및 현장 생산은 재고 비용을 낮추어 유연한 공급망을 제공할 수 있습니다. 마지막으로 AM은 비용 절감 및 고객과 더 가까운 곳에서 제품을 제조할 수 있는 개선된 능력을 포함하여 소량에서 중간 규모로 분산 생산을 지원하여 공급망 복잡성을 줄일 수 있습니다.

AM을 적용할 수 있는 제품 단계

AM은 고유한 장점을 통해 자동차 생산에 일반적으로 사용되는 몇 가지 공정을 대체할 수 있습니다. 다음은 AM이 자동차 산업에 가져올 수 있는 네 가지 중요한 변화입니다.

프로토타입 프로세스

프로토타이핑은 일반적으로 시간이 많이 걸리고 제품이 더 많은 반복을 거치면서 비용이 많이 듭니다. 신속한 프로토타이핑(3D 인쇄)을 통해 기업은 대략적인 아이디어를 개념의 설득력 있는 검증으로 전환할 수 있습니다. 그런 다음 이러한 개념은 최종 결과와 밀접하게 일치하는 매우 정확한 프로토타입으로 나아가 궁극적으로 일련의 반복 및 검증 단계를 통해 대량 생산을 향한 제품을 안내할 수 있습니다. 자동차 산업에서는 이러한 신속한 검증이 가장 중요합니다. 3D 프린팅을 사용하면 훨씬 저렴한 비용으로 매우 설득력 있고 대표적인 프로토타입을 며칠 내에 생성할 수 있으며 아이디어와 최종 제품 사이의 거리를 단축하여 전반적인 제품 개발 워크플로를 강화할 수 있습니다.

수리 및 지원(예비 부품)

CAD의 도움으로 말 그대로 모든 부품의 설계를 컴퓨터 하드 드라이브에 디지털 사본으로 저장할 수 있으므로 재고를 유지할 필요가 없습니다. 3D 프린팅을 사용하면 예비 부품을 주문형으로 생산할 수 있습니다. 기술의 접근성은 공급업체가 3D 인쇄된 구성 요소와 예비 부품을 쉽게 공급할 수 있는 새로운 공간을 열도록 장려할 것입니다. 더 이상 존재하지 않는 부품도 기존 부품의 디지털 스캔을 기반으로 리버스 엔지니어링되어 요구 사항에 맞게 다시 만들 수 있습니다. 오래된 디자인은 새로운 생명을 얻게 되며, 반면에 클래식 자동차의 예비 부품은 쉽게 재현할 수 있습니다.

커스텀 에이션

커스터마이징은 기존 제조 공정에서 비용이 많이 들고 시간이 많이 소요됩니다. 3D 프린팅은 저가의 맞춤형 부품을 생산하는 데 이상적이며 제조업체가 생산하고 고객에게 제공할 수 있는 새로운 기능을 제공합니다. 소규모 맞춤형 자동차 매장의 경우 – 3D 프린팅 자동차 ​​부품은 작업의 품질과 창의성을 높이는 방법을 제공하여 실험과 완벽한 맞춤형 디자인에 대한 많은 범위를 제공합니다.

연속 제조(다양한 부품의 조립)

3D 프린팅은 일반 부품 제조 단계에서 효율성을 높일 수 있습니다. 이제 단일 인쇄 부품으로 결합할 수 있는 5개 또는 6개의 자동차 부품 어셈블리가 있을 수 있습니다. 개별 부품이 더 비싸더라도 조립 시간과 비용을 절약할 수 있습니다. 부품을 통합함으로써 3D 프린팅 프로세스는 무게를 줄이고 연료 효율성을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다. 생산적인 관점에서 3D 프린팅을 일반 부품 제조에 추가로 통합하는 것이 더 합리적입니다.

적합한 기술 및 재료

플라스틱 트림에서 금속 엔진 부품에 이르기까지 AM은 기술 프로세스 및 사용할 수 있는 재료 측면에서 스스로를 입증하고 더 많은 것을 제공할 수 있습니다. 이 표는 인기 있는 옵션에 대한 간략한 개요를 제공합니다.

현재 산업용 사용 예

많은 자동차 OEM이 이미 AM과 함께 작업하기 시작하여 기능과 효율성을 깨닫고 있습니다. 여기에 2가지 예가 있습니다.

미쉐린에서 3D 프린팅한 Uptis 타이어

프랑스 타이어 제조업체인 미쉐린(Michelin)은 2019년 적층 제조 기술을 지원하는 최초의 프로토타입 타이어를 선보였습니다. Uptis(Unique Puncture-proof Tire System)라고 불리는 이 타이어는 펑크난 타이어 및 기타 타이어의 위험을 줄이기 위해 에어리스로 설계되었습니다. 펑크 또는 도로 위험으로 인한 공기 손실 실패. AM이 있어야만 디자인이 가능합니다. 성공하면 Uptis가 2024년까지 일부 차량에 장착할 것으로 예상할 수 있습니다. 마지막으로 이 펑크 방지 타이어는 폐기물을 줄여 지속 가능한 이동성을 촉진할 수도 있습니다(회사의 미래 이동성 비전 목표 중 하나).

Porsche와 최초의 3D 프린팅 엔진 피스톤

자동차의 거인 포르쉐는 사상 최초로 엔진 피스톤을 3D로 인쇄했습니다. 적층 제조된 부품은 Porsche 911 GT2의 고성능 엔진을 위해 설계되었습니다. 3D 프린팅을 통해 피스톤을 최적화할 수 있었고 결과적으로 이 중요한 엔진 요소를 전통적으로 제조된 것보다 10% 더 가볍게 만들 수 있었습니다. Porsche는 이 특정 용도에 가장 적합한 특성을 얻기 위해 피스톤에 특수 알루미늄 합금을 사용했습니다.

결론

AM이 제공하는 기능의 범위를 고려할 때 자동차 회사의 리더는 경쟁에서 앞서 나가기 위해 AM 기술을 활용하는 것을 고려해야 합니다. 전통적인 제조 기술은 깊이 뿌리를 두고 있으며 자동차 산업에서 계속해서 강력한 위치를 차지할 것이지만 적층 제조가 진출하고 있습니다.

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