COVID-19는 3D 프린팅으로 주목받고 있습니다

COVID-19 대유행 대응 초기에 3D 프린팅은 좌우 헤드라인을 장식하며 스타였습니다. 모두가 지역 병원을 위해 무언가를 인쇄하고 있었던 것 같습니다.

몇 달 후 개인 보호 장비(PPE)와 인공 호흡기 부품을 인쇄하는 데 3D 인쇄를 사용할 수 있는 방법을 선전하는 이야기의 수가 감소했습니다. 그러나 바이러스와의 싸움에서 기술의 역할은 계속해서 진화해 왔습니다.

COVID-19가 강타했을 때, 미국은 다른 국가들과 함께 평발로 잡혔습니다. PPE 수요가 폭발적으로 증가하면서 안면 보호구, 인공호흡기, 마스크 공급이 고갈되었습니다.

이러한 심각한 상황에 직면하여 개인과 회사는 상황을 완화할 수 있는 방법을 고민했습니다. 3D 프린터가 있는 사람들의 결정은 간단했습니다. 부품을 만드는 일에 투입하는 것이었습니다.

며칠 만에 취미 생활자, 직업 상점, 계약 제조업체 및 기업 모두 PPE를 인쇄하기 위해 적층 제조 장비를 가동했습니다. 인공호흡기 스플리터부터 교체용 마스크 개념, 안면 보호대에 이르기까지 전 세계에서 무수히 많은 CAD 파일이 빛의 속도로 촬영되었습니다. 디자인은 종종 인쇄 프로세스에 최적화되어 사전 및 사후 프로세스 시간과 노력을 줄였습니다.

디자인은 3D 프린팅을 통해 거의 즉시 유형의 제품이 되었습니다. 이 기술은 기계가 설정 시간을 거의 또는 전혀 필요로 하지 않기 때문에 Industry 4.0 전환의 포스터 자식입니다. 기계에 올바른 재료를 로드하고, 잘 설계된 CAD 또는 슬라이스 파일을 업로드하고, 매개변수를 입력하고, 인쇄하기만 하면 몇 분에서 몇 시간 안에 부품을 얻을 수 있습니다.

그러나 PPE 부족을 완화하기 위해 3D 프린팅에 의존하는 것과 관련된 몇 가지 단점이 있었습니다. 많은 병원에서 필요한 사양을 충족하지 못해 기증된 인쇄 부품을 버려야 했습니다. 예를 들어 일부 3D 프린팅 공정은 기밀 부품을 프린팅할 수 없어 특정 마스크 부품을 사용할 수 없게 만들었습니다.

이에 대한 대응으로 국립 적층 제조 혁신 연구소(National Institute for Additive Manufacturing Innovation), 국립 보건원(National Institutes of Health), 식품의약국(FDA), 재향 군인회(Department of Veterans Affairs)는 실행 가능한 디자인을 신속하게 조사하고 승인하기 위해 협력을 시작했습니다. 이러한 노력은 인쇄 노력을 표준화하는 데 도움이 되었습니다. 그럼에도 불구하고 많은 제조사들이 이 설계 정보 교환소를 알지 못했을 것입니다.

COVID-19에 대한 즉각적인 3D 프린팅 대응의 또 다른 단점은 전체 제품의 조립보다는 부품에 초점을 맞추는 것이었습니다. 예를 들어, 안면 보호대용 인쇄 헤드밴드 디자인은 승인되었지만 투명 안면 보호대 및 탄성 밴드와 같은 보완 구성 요소는 기존 채널을 통해 공급되었습니다. 이러한 재료의 인쇄는 3D 프린터로 가능하지만 일반적으로 비용이 많이 들고 일부 산업용 기계에서만 쉽게 처리할 수 있습니다. 이로 인해 해당 품목의 대규모 생산이 불가능했습니다. 시간이 지나면서 더 비용 효율적인 솔루션을 사용할 수 있게 되면서 이러한 제한된 응용 프로그램도 결국 제외되었습니다.

그렇다면 3D 프린팅이 COVID-19 대응에 미친 영향이 순식간에 사라졌습니까? 거의 ~ 아니다. 사실, 더 비용 효율적인 생산 기술에 대한 배후 입력으로 전환되었습니다.

PPE 응답이 강조되는 것처럼 3D 프린터는 설계 개념을 빠르게 반복하고 유형의 기능적 제품을 손에 넣는 데 능숙합니다. 초기 속도와 낮은 시작 비용으로 인해 3D 프린팅은 기능적 프로토타이핑에 적합합니다. 그러나 일단 설계가 고정되면 일반적으로 다른 기술이 더 나은 옵션이 됩니다. 최초의 3D 인쇄 장치의 비용은 사출 성형 도구의 비용보다 낮지만 일단 도구가 만들어지면 독립 실행형 장치당 시간과 변동 비용이 매우 낮아 3D 프린터를 추월할 수 있습니다. 수량이 필요합니다. 궁극적으로 3D 프린팅이 COVID-19 퇴치에 미치는 영향은 기존 프로세스를 지원하는 것입니다.

기술이 이를 수행하는 한 가지 방법은 도구를 사용하는 것입니다. 즉, 제조 프로세스를 지원하는 맞춤형 도구를 만드는 것입니다. 툴링 애플리케이션은 공작물을 제자리에 고정하는 것부터 미적 특징을 적절하게 배치하는 것까지 매우 다양합니다. 일반적으로 도구는 소비자 친화적인 재료 압출 데스크탑 프린터를 사용하여 제조할 수 있습니다. 다양한 인쇄 도구 응용 프로그램이 있지만 COVID-19 대응에서 가장 유용한 응용 프로그램 중 하나는 사출 금형 도구를 위한 3D 인쇄 인서트를 만드는 것입니다. 특히 이것은 분말 베드 융합 3D 프린터와 함께 상업적 맥락에서 수행됩니다. 이러한 시스템은 사출 금형에 사용할 수 있는 매우 복잡한 금속 인서트를 인쇄할 수 있습니다. 내장형 등각 냉각 채널로 설계되어 액체 냉각수(일반적으로 물)의 흐름이 성형 부품을 능동적으로 압축하는 뜨거운 금속을 냉각할 수 있습니다. 역사적으로 이들은 직선으로 드릴링되었습니다. 그러나 인쇄된 도구를 사용하면 기존 채널이 할 수 없는 방식으로 채널을 비틀고 돌릴 수 있습니다. 결과적으로 이러한 인서트를 사용하는 사출 금형은 더 빨리 냉각되어 더 빠른 사이클 시간과 더 높은 부품 생산을 달성합니다.

COVID-19는 3D 프린팅에 대한 스포트라이트를 일으켰습니다. PPE 부족을 해결하기 위해 새로운 설계 및 제조 부품에 대해 신속하게 반복할 수 있는 이 기술은 조기 대응 노력의 가치 있고 매우 유연한 부분임이 입증되었습니다. 선호하는 디자인이 승인되고 고정됨에 따라 3D 프린팅은 프린팅된 도구를 사용하여 보다 전통적인 제조 프로세스를 지원하는 방향으로 점차 전환되었습니다. 그때나 지금이나 PPE 제조와 COVID-19 대응에 중요한 역할을 했습니다.

Cullen Hilkene은 의 창립자이자 CEO입니다. 3 부지런합니다.