적층 제조가 생산을 혁신하는 이유:주요 이점

적층 가공(AM) 흔히 3D 프린팅이라고 불리는 3D 프린팅은 재료를 층층히 쌓아 사물을 만드는 과정이다. 이 방법은 단단한 재료 블록을 잘라서 물건을 만드는 절삭 가공과 반대입니다. AM은 플라스틱, 금속, 생체재료, 심지어 식용 재료까지 다양한 재료를 사용할 수 있습니다. 최근 FDM(융합 증착 모델링), SLA(광조형), SLM(선택적 레이저 용융), 재료 분사 등 응용 분야와 기능을 확장하는 기타 3D 프린팅 기술의 발전으로 인해 그 인기가 급상승했습니다.

AM은 기존 제조 방식에 비해 많은 장점을 갖고 있습니다. 컴퓨터 모델과 디자인은 전자적으로 쉽게 전송되거나 인터넷을 통해 공유될 수 있기 때문에 AM을 통해 기업은 제품 테스트를 위한 기능적 프로토타입을 신속하고 비용 효율적으로 개발할 수 있습니다. 또한 기존 생산 라인 최소값이나 용량 제한에 대한 걱정 없이 제한된 생산 실행을 지원합니다. 이러한 유연성 덕분에 신속한 설계 조정이 가능해 생산 공정 전반에 걸쳐 필요에 따라 수정이 가능합니다. 

적층 가공의 주요 이점

다음 기사에서는 적층 제조를 미래에 선호되는 제조 방법으로 자리매김하는 최근 기술 발전에 초점을 맞춰 적층 제조의 4가지 주요 이점을 제시합니다. 이러한 장점은 오늘날 적층 제조의 혁신적인 잠재력을 보여줍니다. 점점 더 많은 업계에서 이 기술을 채택함에 따라 복잡한 설계 기능부터 생산 일정 단축까지의 이점이 제조 환경을 재편하고 있습니다.

디자인과 혁신의 자유

제품 엔지니어가 믿을 수 있는 것 중 하나는 수정과 재설계가 불가피하다는 점입니다. 따라서 적응성은 엔지니어링의 중요한 측면입니다. AM은 신속한 반복을 가능하게 하고 혁신과 디자인을 최우선으로 삼아 이러한 역동성을 지원합니다. 단순히 물리적인 부품을 만드는 것 이상으로, 기존 제조 및 기계 가공과 관련된 시간이나 비용 불이익을 초래하지 않으면서 엔지니어에게 생산 과정에서 창의적인 자유를 부여합니다. 이러한 유연성은 AM의 주요 장점으로 효율적이고 비용 효율적인 설계 조정 기회를 제공합니다. 툴링 및 가공을 위해 제출된 설계의 60% 이상이 생산 중에 수정된다는 점을 고려하면 특히 그렇습니다. 이는 상당한 금액이며, 기존 제조 방식에서는 비용과 시간 지연이 크게 증가합니다. 적층 제조는 기존의 정적 설계에서 벗어나 엔지니어가 최소한의 추가 비용으로 여러 반복 또는 버전을 동시에 시도할 수 있도록 하여 이 문제를 해결합니다.

불이익 없이 즉석에서 설계하고 혁신할 수 있는 이러한 자유는 생산 일정 가속화, 제품 품질 향상, 제품 설계의 다양성 확대, 궁극적으로 더 많은 양의 제품 등 상당한 보상을 제공합니다. 기업의 경우 이는 생산 간소화와 출시 기간 단축을 통해 수익이 증가할 가능성이 있음을 의미합니다.

친환경 제조업 지원

적층 제조가 전통적인 제조 및 생산 방법을 크게 간소화한다는 것은 매우 분명합니다. 이 압축된 프로세스는 환경에 미치는 영향이 더 작다는 것을 의미합니다. 강철 채굴 공정이나 전통적인 제조에 필요한 재툴링 공정을 고려할 때 적층 제조가 지속 가능한 대안으로 여겨지는 이유를 쉽게 알 수 있습니다.

AM에는 전기가 필요하지만 에너지 소비량은 일반적으로 부품 생산을 위한 많은 기존 제조 방법보다 낮습니다. 또한 각 부품에 꼭 필요한 자재만을 사용하여 폐기물을 최소화하고, AM 공정에 사용되는 일부 플라스틱은 재활용이 가능합니다. 적층 제조는 연료 배출을 줄이는 데 중요한 차량 및 항공기의 경량 응용 분야에도 매우 효과적입니다. 적층 가공 공정을 통해 생산된 부품을 통해 제조 엔지니어는 내부가 반쯤 비어 있는 벌집 모양의 견고한 부품을 제작할 수 있습니다. 이러한 부품은 견고한 부품에 필적하는 우수한 중량 대비 강도 비율을 유지합니다. 그러나 가장 큰 차이점은 이러한 부품이 기존의 절삭 가공 방식에 비해 60%나 가벼워 최종 제품과 관련된 연료비 및 환경 영향을 크게 줄일 수 있다는 것입니다.

공장 물리학을 통한 최종 개선

회사의 수익을 개선하는 가장 효과적인 방법 중 하나는 위험을 줄이고 예측 가능성을 높이는 것입니다. 공장 물리학의 원리를 통해 디지털 적층 제조 기술은 이전에는 예측할 수 없었던 생산 방법을 변화시키고 공장 작업 부하를 분석하고 균형을 맞춰 이를 예측 가능하게 만듭니다. Xometry.com과 같은 온라인 견적 엔진과 CAD 소프트웨어의 자동 볼륨 계산을 통해 엔지니어는 실시간 배송 날짜를 받을 수 있습니다. 

또한 AM 기계는 지속적으로 추적 및 모니터링할 수 있는 용량을 정의하여 공장 부하를 정밀하게 관리하고 자동화할 수 있습니다. 이는 가격 책정을 동적으로 만들어 로드 및 용량과 같은 공장 물리적 지표에 즉각적으로 반응합니다. 또한 엔지니어에게 비용을 제어할 수 있는 안정적인 방법을 제공하여 예측 불가능한 일정과 공급망 중단의 위험을 줄입니다. 3D 프린터 및 기타 AM 장비는 생산이 시작되기 전에도 CAD 파일을 읽어 제작 시간과 재료 요구 사항을 결정할 수 있습니다. 이를 통해 용량을 더 잘 계획하고 고객에게 정확한 배송 날짜를 제공하며 중단 없이 향후 요구 사항을 예측하여 공장 용량을 예약할 수 있습니다.

부품 구입 – 빠르게

현 시점에서 주문형 부품 가용성은 AM의 중요한 이점으로 인식될 가능성이 높습니다. 부품에 대한 즉각적인 접근이 보다 민첩한 제품 개발 및 설계 프로세스를 촉진할 수 있기 때문에 당연히 그렇습니다.  이러한 장점은 기존 제조 제약 없이 반복하고 재설계할 수 있는 유연성을 강화합니다. 견적, 생산부터 배송까지 적층 제조의 모든 단계에서 속도는 매우 중요합니다. 이는 기존 제조 규모가 확장될 때까지 브리지 솔루션으로 사용되는 최종 사용 부품 및 구성 요소에 적용됩니다. 

어떤 경우이든 대부분의 경우 기술 간 가교 역할을 하는 적층 제조로 끝납니다. 이것이 Xometry가 적층 및 절삭 제조 서비스를 설정하는 방법입니다. 예를 들어, 자동차 제조업체를 위해 기존 부품을 생산하는 공급업체가 실패하거나, 유지 관리를 위해 기계가 작동하지 않거나, 필요한 부품을 생산할 능력이 없어 기계 가동률이 100%라고 가정해 보겠습니다. 자동차 제조업체는 Xometry와 같은 적층 제조 회사를 통해 공장 운영에 필요한 열가소성 부품을 즉시 생산할 수 있습니다. 지속적인 생산을 가능하게 하는 이러한 주문형 부품이 없었다면 공장은 몇 주 동안 가동되지 않아 회사에 수천 달러의 수익 손실을 입혔을 것입니다.

적층 제조가 정부 응용 분야에 미치는 영향의 또 다른 예는 군대의 필수 인명 구조 장비를 수요에 따라 사용할 수 있도록 보장하는 역할입니다. 순찰 중인 군인과 야간 임무에 꼭 필요한 군용 손전등 생산이 개조를 위해 일시적으로 중단되었을 때 AM은 중요한 솔루션을 제공했습니다. AM은 새로운 손전등 설계를 신속하게 검증함으로써 기존 툴링 프로세스가 따라잡을 때까지 기다리지 않고 조립을 진행할 수 있었습니다. AM의 야간 설계 조정 역량이 없었다면 지연 시간은 최소 12주가 되었을 것입니다. 이는 임무 준비 상태와 안전에 영향을 미칠 수 있는 상당한 대기 시간입니다.

특히 업계가 AM과 같은 구현 기술에 익숙해짐에 따라 신속한 부품 생산에 대한 수요는 꾸준히 증가할 것으로 예상됩니다. 전통적인 제조 기업은 수요를 보다 효과적으로 충족하기 위해 이미 현장 적층 제조 역량을 확장하는 데 투자하고 있습니다.  채택이 증가함에 따라 효율성을 향상하고 리드 타임을 단축할 수 있는 적층 제조의 잠재력은 계속해서 전개되어 디지털 우선, 글로벌 네트워크 제조 시설로의 전환을 위한 토대를 마련할 것입니다. Xometry와 같은 회사는 이러한 변화의 최전선에 서서 주문형 디지털 기반 생산 솔루션의 발전을 선도하고 있습니다. 

그렉 폴슨

Xometry의 수석 솔루션 엔지니어이자 비즈니스 개발 리더인 Greg Paulsen은 엔지니어링과 성장의 교차점에서 일하고 있습니다. 그는 제조를 위한 설계 리소스를 개발하고 복잡한 맞춤형 제조 프로젝트에 대해 컨설팅하며 조직이 프로토타입에서 생산으로 전환하도록 돕습니다. Greg는 고객과 긴밀히 협력하여 CNC 기계 가공, 적층 제조, 판금, 우레탄 주조 및 사출 성형 전반에 걸쳐 소량 프로토타입부터 대규모 생산까지 프로젝트 요구 사항을 기반으로 올바른 제조 솔루션을 식별합니다.

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