적층 제조:대학 교육을 받은 엔지니어가 업계 채택을 주도하는 방법

대학이 제조업의 미래를 위해 엔지니어를 준비시키는 방법

최근 적층 제조를 채택한 항공우주, 자동차, 방위산업 공장을 방문해 변화를 주도한 사람이 누구인지 물어보세요. 대답은 거의 항상 최근 졸업생입니다. 즉, FSAE 팀을 위해 부품을 인쇄하고, 대학 연구실의 복합 프린터를 통해 디자인을 실행하고, 효과적인 적층 응용 프로그램 구성 요소에 이미 능숙한 첫날에 도착한 사람입니다.

이 패턴은 일화적인 것 이상입니다. 이는 분명한 이점을 나타냅니다. 학교에서 실제 적층 가공 경험을 쌓은 엔지니어는 더 빠르게 움직이고, 조기에 기여하며, 노련한 동료가 여전히 탐색하고 있는 프로그램에서 눈에 띄는 리더십을 맡습니다. 그들은 기관의 동의를 기다리지 않고 이미 부가적 사고방식을 갖고 있습니다.

엔지니어링 프로그램의 경우 질문은 직접적입니다. 졸업생이 그러한 사고방식을 가지고 첫 직장에 도착하고 있습니까, 아니면 직장에서 그것을 배우고 있습니까? 적층 지식이 수년 뒤쳐져 있습니까?

제조는 변곡점에 있습니다. 이전에도 있었던 일입니다.

디지털 제조 및 적층 기술로의 전환은 산업 역사상 오랜 패턴의 일부이며, 이러한 패턴을 인식하는 것은 긴급성과 기회를 모두 강조합니다.

2차 산업혁명은 가장 명확한 유사점을 제공합니다. 공장이 증기 엔진에서 전기 모터로 전환되었을 때 생산성 향상이 실현되기 훨씬 전에 기술이 도착했습니다. 지연은 기계 자체가 아니라 인력이었습니다. 전기 모터를 중심으로 전체 공장 레이아웃을 재설계할 수 있는 엔지니어를 배출하기까지는 산업, 교육, 연구의 결합된 노력에 수십 년이 걸렸습니다.

이러한 사고방식의 변화가 대규모로 발생하자 제조 생산성이 급증하여 생태계에 참여하는 엔지니어를 포함하여 생태계 전반에 걸쳐 더 많은 기회와 더 높은 수익이 창출되었습니다.

Industry 4.0은 이제 항공우주, 자동차, 국방, 산업 자동화 분야 제조업체의 운영 현실이 되었습니다. 적층 제조가 이러한 현실의 핵심이지만, 지속적인 혁신은 이제 기술 자체가 아닌 AM 교육 및 채택이 제한 요소임을 의미합니다.

이를 조기에 인식한 공학 프로그램은 이미 새로운 패러다임에 능숙한 졸업생을 배출하는 프로그램입니다.

장소 적층 가공으로 학생들의 학습 방식이 변경됨

적층 제조의 영향은 엔지니어링 프로그램 전반에 걸쳐 균일하지 않습니다. 이는 학생들을 위한 고유한 목표와 결과를 지닌 다양한 맥락에서 뚜렷한 학습 기회를 창출합니다.

연구 중:제조 장벽 제거

대학원 연구원들에게 지속적인 마찰 지점은 생산 병목 현상입니다. 디지털 설계에서 실제 부품으로 전환하려면 일반적으로 가공 기술, 기계 공장 예약 또는 이 두 가지를 모두 갖춘 공동 작업자가 필요합니다. 재료, 생물학, 컴퓨터 과학 또는 기계 공학이나 제조에 인접한 기타 분야에 배경이 있는 연구자의 경우 이러한 병목 현상이 전체 프로젝트의 속도를 좌우할 수 있습니다.

접근 가능한 적층 제조는 이러한 장벽을 제거합니다. 기계 공장 중개자 없이 CAD에서 기능성 금속 또는 복합 부품으로 직접 이동할 수 있는 연구원은 연구 자체에 집중할 수 있습니다.

교실 밖:공학적 판단력이 발전하는 곳

어떤 사람들은 가장 형성적인 공학 교육이 정규 교육 밖의 공간에서 일어난다고 주장합니다. FSAE 팀, 태양광 자동차 프로젝트, 로봇 공학 클럽 및 학생이 운영하는 메이커 공간은 학생들을 실제 제약, 압박감에 따른 실제 실수, 무언가를 작동시켜야 하는 데서 오는 판단에 노출시킵니다. 이와 같은 프로그램은 종종 3D 프린팅에 대한 관심을 불러일으키고, 이는 교실 환경으로 흘러들어 결국 전문 지식을 쌓게 됩니다.

Olin College Baja 팀

최근 졸업생들이 업계 내 첨가제 도입을 주도하는 이유

이 패턴은 항공우주, 자동차, 국방, 산업 자동화 전반에 걸쳐 적용됩니다. 제조업체가 심각한 적층 제조 채택 프로그램을 시작할 때 원동력은 경력 초기 엔지니어인 경우가 많습니다. 학교에서 부가적인 경험을 갖고 도착한 사람들은 이미 좋은 응용 프로그램을 찾아내고, 프로세스를 설계하고, 기능적인 부분을 검증하는 방법을 알고 있습니다. 기술이 실행 가능하다는 점을 확신할 필요는 없습니다.

초기 경력 엔지니어가 비용 절감, 리드 타임 단축 또는 공급망 문제에 대한 솔루션을 입증하는 적층 채택 프로젝트를 이끌면 이후의 모든 작업을 가속화하는 실적을 구축합니다. 학교에서의 실무적 추가 경험에 대한 수익은 가시적이며 첫 2년 이내에 프로젝트 성공과 리더십 가시성으로 나타납니다.

엔지니어링 프로그램의 경우 이는 커리큘럼에 적층 제조를 포함시키는 실제 사례입니다. 특정 도구를 가르치는 것이 아니라, 그들이 들어가는 제조 환경에서 즉시 유용하고 이러한 환경이 발전함에 따라 선도할 수 있는 졸업생을 배출하는 것입니다.

Olin College Baja 팀은 전송 과열을 방지하기 위해 Mark Two와 Onyx를 사용합니다.

학술 연구실에서 Digital Forge가 가능하게 하는 것

교육 기관이 직면한 실질적인 질문은 어떤 프린터를 구입할 것인지뿐만 아니라 학생 사용자 순환, 다양한 기술 수준, 제한된 기술자 지원, 신뢰할 수 있는 부품의 필요성 등 기술이 연구실 운영에 어떻게 통합되는지입니다.

Markforged의 하드웨어, 소프트웨어 및 재료 통합 플랫폼인 Digital Forge는 주요 고객 기반이 산업 분야임에도 불구하고 이러한 제약 조건을 정확히 고려하여 설계되었습니다. 제조 환경에서 작동하게 만드는 기능은 대학 연구실에서도 똑같이 가치가 있습니다.

자체 교정 하드웨어: FX10의 레이저 마이크로미터와 비전 기반 보정 시스템은 모든 작업 전에 인쇄 베드를 재보정합니다. FX10은 또한 가열식 인쇄 챔버와 자동 스풀 전환 기능을 갖추고 있어 수동 개입 없이 치수가 정확한 대형 부품을 제작할 수 있으며 금속 및 복합재 인쇄가 모두 가능합니다. 많은 사용자가 공유하는 연구실에서 교정 드리프트는 프린트 실패와 재료 낭비의 가장 큰 단일 원인인 경우가 많습니다. 해당 변수를 제거하면 전체 연구실의 신뢰성 프로필이 변경됩니다.

클라우드 관리 부품 라이브러리: 부품과 인쇄 파일은 통제된 디지털 환경에 있습니다. 교수진은 액세스를 관리하고, 버전 제어를 시행하고, 인쇄 기록을 추적하고, 학생들이 승인된 파일을 사용하여 작업하도록 할 수 있습니다. 이는 방산 계약업체가 연구실 관리에 적용하는 것과 동일한 감사 기능입니다.

접근 가능한 교육 인프라: Markforged University는 모든 학생이나 교직원이 독립적으로 이수할 수 있는 체계적인 자기 주도형 교육을 제공하므로 전담 추가 강사가 필요하지 않습니다.

위험이 없는 금속 인쇄: FX10 금속 시스템은 인쇄 중에 특별한 PPE가 필요하지 않은 바인딩된 금속 필라멘트(폴리머 바인더의 금속 분말)를 사용합니다. 간단한 엔진 교환으로 FX10을 복합재 모드에서 풀메탈 모드로 변환하여 단일 장비에서 17‑4PH 스테인리스강, 316L 스테인리스강 및 H13 공구강을 포함한 재료에 접근할 수 있습니다. 대학에서는 이미 공유 학생 실험실에서 금속을 프린팅하여 고도로 통제된 산업 환경 밖에서는 접할 수 없는 학생들도 금속 3D 프린팅에 접근할 수 있게 되었습니다.

적층 설계를 가르치는 방법:기술이 아닌 문제부터 시작하십시오

기술을 선도하는 것은 적층 제조 교육과 산업 채택에서 가장 흔히 저지르는 실수 중 하나입니다.

“무엇을 3D 프린팅할 수 있나요?”

이러한 프레임을 통해 잠재적인 응용 프로그램의 긴 목록이 생성되지만 어떤 응용 프로그램이 중요한지는 명확하지 않습니다.

보다 생산적인 접근 방식은 다른 방향에서 시작됩니다. 즉, 제조 공정에서 가장 비용이 많이 들거나 어려운 문제를 식별하는 것입니다. 적층 제조의 고유한 장점이 이러한 문제를 해결합니까?

이 프레임워크는 Markforged University를 뒷받침하고 강의실로 직접 변환됩니다. 학생들에게 영향력이 큰 문제를 먼저 식별하도록 가르치면 열정적으로 기술을 배포하기보다는 효과적으로 기술을 배포하는 엔지니어가 탄생합니다. 이들은 자유로운 형상, 주문형 생산, 리드 타임 단축, 재료 성능 등 적층 제조의 이점이 문제의 요구 사항과 일치하는지 평가합니다.

3D 프린팅이 기계 가공, 용접 또는 기타 프로세스를 대체하는 것이 아니라 그와 함께 작동한다는 점을 가르치는 것도 똑같이 중요합니다. 적층으로 가장 큰 가치를 창출하는 엔지니어는 언제 사용해야 할지, 언제 사용하지 말아야 할지 아는 사람입니다.

귀하의 기관에서 적층 제조 프로그램 구축

Markforged는 커뮤니티 칼리지, CTE 프로그램부터 연구 대학까지 다양한 분야의 교육 기관과 협력하여 적층 가공을 커리큘럼, 실험실 및 과외 프로그램에 통합합니다.

팀에는 학생들이 실제로 학습하는 방식에 맞는 실험실 환경을 설계할 수 있는 산업 및 교육 배경을 모두 갖춘 애플리케이션 엔지니어와 솔루션 컨설턴트가 포함되어 있습니다. 학생이 운영하는 메이커스페이스부터 연구실까지 이미 Digital Forge를 운영하고 있는 광범위한 기관 네트워크는 귀중한 참고 사항을 제공합니다.

학술 프로그램에 대한 일반적인 질문

Markforged 장비를 사용하려면 학생들이 사전 CAD 또는 3D 프린팅 경험이 필요합니까?

아니요. Markforged University는 사용자가 경험이 전혀 없는 상태에서 기능성 부품을 인쇄하는 단계까지 안내하는 체계화된 자가 학습 교육을 제공합니다. 더 큰 요구 사항은 사고 방식의 변화입니다. 단순히 기계 작동 방법을 배우는 것이 아니라 적층 제조가 가치를 더하는 부분을 식별하는 방법을 배우는 것입니다. 그러한 사고방식은 전제 조건이 아니라 사용을 통해 발전합니다.

Markforged 프린터는 CNC 기계, 레이저 절단기 및 기타 제작 도구가 이미 있는 실험실에 어떻게 적합합니까?

대체품이 아닌 보완품으로. 강력한 학술 연구실에서는 프린터를 통합된 고속 프로토타이핑 환경의 하나의 도구로 취급합니다. 적층 제조는 복잡한 형상, 소량 생산, 신속한 설계 반복에 탁월합니다. CNC 가공은 엄격한 공차, 기본 형상 및 대량 생산에 탁월합니다. 학생들에게 각각을 언제, 그리고 왜 사용해야 하는지 가르치는 것 자체가 커리큘럼의 중요한 부분입니다.

이 장비는 커뮤니티 칼리지 및 CTE 프로그램에 적합합니까, 아니면 주로 4년제 대학에 적합합니까?

둘 다. Markforged University는 4년 간의 공학 배경 지식 없이도 접근할 수 있도록 명시적으로 설계되었습니다. 커리큘럼은 제조 기술자, 유지 관리 엔지니어 및 공장 운영자에게 직접 적용할 수 있는 기술인 적층 기술을 위한 실용적인 기회 식별 및 설계에 중점을 둡니다.

학생들이 공유 실험실 환경에서 금속 3D 프린팅 작업을 할 수 있나요?

그렇습니다. FX10 금속 시스템은 결합된 금속 필라멘트(폴리머 바인더의 금속 분말)를 사용하므로 취급에 특별한 PPE가 필요하지 않습니다. 탈지 및 소결 단계에는 세척 스테이션과 용광로가 필요하지만 전반적인 안전 공간은 표준 대학 실험실에서 관리할 수 있습니다.

사용자가 많은 학생 전체에서 버전 제어 및 파일 관리는 어떻게 작동하나요?

부품은 Eiger 소프트웨어 플랫폼 내의 클라우드 관리 디지털 라이브러리에 있습니다. 교수진은 파일에 대한 액세스를 제어하고 승인된 버전을 적용하며 연구실의 모든 기계에서 인쇄 기록을 완벽하게 볼 수 있습니다. 방산업체가 규정 준수를 위해 의존하는 것과 동일한 추적성은 공유 학술 연구실을 관리하는 데 직접적으로 유용합니다.

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