Toyota Industries가 3D 프린팅 혁신을 주도합니다:프로토타입 제작부터 대량 생산까지

일본 Toyota Industries Corp.의 R&D 관리 센터에서 엔지니어들은 단순히 새로운 기계가 있다는 이유만으로 채택하는 것이 아니라 각 응용 분야에 가장 적합한 제조 방법을 의도적으로 선택합니다. 이러한 관행은 회사의 건전한 내부 경쟁 문화와 일선 직원이 사용하는 장비를 선택해야 한다는 믿음을 반영합니다.

Toyota Industries는 직기 제조업체로 시작했지만 현재는 다양한 R&D 프로젝트를 처리하고 자동차 라인용 압축기, 엔진, DC-DC 컨버터, 온보드 배터리, 충전 인버터와 같은 핵심 부품을 생산하고 있습니다.

우리는 2019년부터 적층 제조(AM) 전략을 주도해 온 그룹 관리자 오이와 히로유키와 회사가 3D 프린팅 접근 방식을 어떻게 발전시켜왔는지에 대해 이야기를 나눴습니다.

Oiwa는 Toyota Group이 단일체 기업이 아니라고 설명합니다. 각 자회사는 독립적으로 운영되며, 중복되는 부품이 필요할 경우 내부 경쟁을 통해 Toyota 차량에 채택되는 최종 디자인이 결정됩니다.

자동차 부문에서 Toyota Industries는 엔진, 에어컨용 압축기, DC-DC 컨버터, 온보드 배터리, 차량 전압을 100V로 변환하는 충전 인버터를 제조하여 가정용 콘센트를 모바일로 사용할 수 있도록 합니다. 이 회사는 또한 지게차, 섬유 기계 등 산업용 차량도 공급합니다.

토요타공업이 자동차 부문에서 취급하는 제품 (사진 제공:토요타공업)

토요타공업이 취급하는 산업기계 부문의 제품들 (사진 제공:토요타공업(주))

Oiwa가 2019년 R&D 관리 센터에 합류했을 때 사용된 유일한 3D 프린팅 기술은 대규모 컬러 프로토타입용 잉크젯 프린터뿐이었습니다. 출력 품질은 높았지만 잉크젯은 최종 사용 부품에 적합하지 않아 더욱 다양한 AM 솔루션으로 전환하게 되었습니다.

Oiwa와 제조 책임자는 FDM(융합 적층 모델링) 프린터를 독립적으로 사용하고 있는 부서장을 대상으로 설문조사를 실시하여 프로토타입 제작을 넘어 전사적 채택을 조정하기 위해 "3D 프린터 연락 그룹"을 구성했습니다.

대량 생산 3D 프린터에 대한 글로벌 연구에서는 SLA(광조형술)와 SLS(선택적 레이저 소결)가 가장 유망한 기술로 확인되었습니다.

Toyota는 Formlabs Form3과 두 번째 SLA 프린터를 구입하여 팀이 두 가지를 모두 테스트하고 가장 적합한 것을 선택할 수 있도록 했습니다.

여러 부서에서 특정 작업에 맞는 프린터와 재료를 선택하여 얻은 교훈을 공유했습니다. 집단적 선호는 Form3로 결정되었습니다.

Oiwa는 재료의 다양성을 선택의 이유라고 생각합니다. 다른 프린터의 산업용 레진은 출시 직후 단종되었지만 Form3는 광범위한 레진을 지원하여 다양한 응용 분야 요구 사항을 충족했습니다.

기록적인 속도를 자랑하는 차세대 SLA 프린터인 Form4가 시장에 출시되자 Toyota는 Harada Vehicle Design과 협력하여 이를 채택하여 일선 요구에 부응했습니다.

동일한 철학이 Fuse 시리즈 SLS 프린터의 채택을 이끌었습니다. 처음에는 분말 잔여물과 표면 마감 문제로 인해 주저했지만 Oiwa는 성공적인 최종 사용 부품과 Fuse Blast 자동 후처리 솔루션을 시연한 Owl Craft의 Shinya Takei의 프레젠테이션 이후 설득되었습니다.

Fuse 시리즈가 생산에 들어간 후 환경, 홍보, 디자인 팀을 포함한 부서 전반에 걸쳐 요청이 급증했습니다.

강조된 사례는 복잡한 코일 권선 형상을 갖춘 모터 평가 구성 요소입니다. SLA는 모양을 제작할 수 있었지만 SLS는 필요한 기계적 강도를 제공하고 지지 구조를 제거하여 더 높은 정밀도를 가능하게 했습니다.

지원 자료가 없고 SLS를 통해 달성할 수 있는 세밀한 세부 사항은 반복 주문을 얻었으며 사용자로부터 높은 평가를 받았습니다.

Toyota의 100주년을 기념하기 위해 자동 직기 셔틀에서 영감을 받은 경량의 내열 조명 기구가 PA12 나일론 파우더를 사용하여 새 본사 로비에 인쇄되었습니다.

Fuse 시리즈가 제공하는 정밀도와 디테일은 PA12의 인기와 결합되어 엔지니어들에게 섬세함으로 깊은 인상을 준 1세대 지게차 레버 세트를 탄생시켰습니다.

현재 요청 혼합:약 30% 지그와 60% 프로토타입, 그 중 40%는 기능 평가용, 20%는 테스트 적합성 및 형태용입니다.

Oiwa의 궁극적인 목표는 적층 가공을 대량 생산 규모로 확장하는 것입니다.

3D 프린팅실에는 높은 천장, 공기 청정기, Fuse Sift와 같은 전용 가루 제거 장비가 갖춰져 있어 안전하고 효율적인 작업 흐름을 보장합니다.

중기 계획에는 Jet Fusion과 같은 대형 분말층 융합 기계를 구입하는 것이 포함되지만, 전략은 확장하기 전에 먼저 소형 Fuse 시리즈 장치를 마스터하는 것입니다.

AM이 상당히 발전했지만, Oiwa는 대량 생산이 일본 제조 현장에 널리 채택되기 전 마지막 장애물로 남아 있음을 인정합니다. 그럼에도 불구하고 그는 매년 발전을 이루기 위해 최선을 다하고 있습니다.

Oiwa는 또한 상하이에서 열리는 2026 WorldSkills 대회에서 일본 AM 팀의 강사로 활동하며 해당 분야에서의 리더십을 강조하고 있습니다.

Toyota의 내부 경쟁 문화와 일선 직원에게 장비 선택에 대한 자율권을 부여하는 원칙은 R&D 관리 센터에 Formlabs 프린터를 성공적으로 배포한 사례에서 볼 수 있듯이 회사의 AM 출시를 가속화했습니다.

Formlabs 3D 프린터에 대해 자세히 알아보거나 영업팀에 문의하세요.