Industry 4.0과 분산 제조가 지속가능한 생산을 주도하다

제조사들은 3D 프린팅 같은 기술을 수용해 일부 생산을 현지화하고, 더 지속가능한 자재를 사용하며, 폐기물을 줄이고 있습니다.

현재 팬데믹은 전 세계 공급망의 새롭고 기존의 많은 과제를 보여줬습니다. 봉쇄로 인한 공장 폐쇄, 많은 생산 라인 리툴링 필요, 전 세계 항공 화물과 해상 운송 공급망의 전방위적 혼란이 그것입니다.

대부분 공장이 많은 국가, 특히 아시아에서 정상 운영을 재개했지만, 필수 보호 장비 전달에 필요한 유통 변화로 빈 해상 컨테이너가 이례적 위치에 남겨졌습니다. 그 컨테이너들을 회수하는 건 비용이 많이 들고, 이제 제조사들은 제품을 고객과 유통 센터에 보내는 데 추가 운송 비용과 지연을 겪고 있습니다.

제조사들은 생산을 해외로 옮기는 데 만족했지만, 이제 본국으로 가져오려 한다

2010년 고 앤디 그로브(Andy Grove) 전 인텔 CEO는 비즈니스위크(Businessweek)에 "미국 기업들은 제조와 심지어 엔지니어링을 해외에서 더 싸게 할 수 있음을 발견했다. 그렇게 했을 때 마진이 개선됐다. 경영진은 기뻤고 주주들도 그랬다. 성장은 더 수익성 있게 계속됐다. 하지만 일자리 기계가 삐걱거리기 시작했다"고 썼습니다.

아시아 제조사들은 빠르게 배워 LCD, 사출 성형(중국 장난감 제조 대규모 투자의 결과), 리튬이온 배터리, 무선 카드, 컨트롤러 보드, 플렉스 회로 등 핵심 부품 산업을 시작했습니다. 미국 기업들은 기꺼이 응했고, 여전히 혁신 제품의 하이엔드 설계와 엔지니어링을 쥐고 있다고 생각했습니다.

이제 많은 공장이 필요한 부품을 확보하려고 애쓰면서, 많은 OEM이 생산을 자사 시장 가까리로 가져올 혁신 기술을 찾고 있습니다.

3D 프린팅과 레이저 커팅 같은 기술은 제한된 시리즈를 현지에서 생산할 수 있게 하며, 사출 성형과 워터젯 제조와 경쟁력 있는 가격을 제공합니다.

지난 10년간 3D 프린팅은 매우 제한된 생산에만 쓰이던 실험적 기술에서 여러 산업을 위한 대량 특수 부품 생산 기술로 진화했습니다.

대기업, 특히 가전 시장의 기업들은 수년간 일부 신제품 개발 업무를 아웃소싱해왔습니다. 특히 프로토타입 설계와 패키징에 그렇습니다. 이제 초기에 외부인들이 신제품에 협업하는 것을 꺼리던 중소기업들도 3D 프린트 코드 개발, 제품 검증, 신제품 실외 테스트 등을 외부 공급업체에 맡기려 합니다.

"초기 봉쇄 이후 우리가 여러 고객, 특히 중대형 기업들을 위해 하는 일에 변화가 있었다. 이제 사람들이 여행과 통상적 직장 방문을 피하는 게 권장되면서, 원격 근무 직원들과 해외 개발 팀들이 우리에게 설계와 프로토타입 개발을 요청한다"고 바르셀로나 팹카페(FabCafe) 오너 다비드 테나(David Tena)는 말합니다. "예를 들어 시카고 기반 기업을 위해 전자 기기 케이스를 설계하며, 전자 개발 팀과 협력하고, 우리가 둘 다 하는 변경과 개선을 공유하고, 3D 프린팅으로 반복물을 출력해 물리적으로 테스트한다."

새로운 자재로 더 지속가능한 생산과 폐기물 감소 가능

산업용 3D 프린팅은 많은 기하학적 구조 생산을 가능하게 하고 제품 설계 프로세스를 단순화합니다. 또한 상대적으로 환경 친화적입니다. 저중량 생산에서 리드타임과 총 생산 비용을 줄일 수도 있습니다.

3D 프린팅에서는 전통 제조와 달리 단위당 비용이 물량에 의존하지 않습니다. 3D 프린팅은 세계 어디에서나 정확히 같은 사양으로 같은 부품을 생산할 수 있게 해, 추가 운송 비용을 아끼고 생산을 더 지속가능하게 만듭니다. 또한 산업용 3D 프린터가 더 싸지고 빨라지면서, 부품을 주문형으로 제조할 수 있게 돼 보관과 대량 재고 필요성이 덜 중요해집니다.

현재 대부분 산업용 3D 프린터는 PA11, PA12 같은 폴리아마이드를 사용합니다. 이 고급 플라스틱은 안전성, 내구성, 신뢰성이 중요한 애플리케이션에서 선택되는 자재입니다. 자동차, 의료, 스포츠, 항공 산업용 신뢰성 있는 부품 제조에 쓰입니다. PA11은 100% 재활용 자재로 만든 바이오-폴리아마이드로, 순환 경제 이니셔티브 지원에 필수적입니다. 최근까지 높은 가격으로 저가 소비재에는 너무 비쌌습니다.

HP와 다른 제조사들은 이제 고온 유리와 일부 금속 같은 다른 자재도 사용합니다.

게다가 이제 3D 프린팅 부품에 기본 전자 회로를 프린팅할 수 있습니다. 참신한 점은 3D 전자회로를 객체에 내장해 프린팅하는 것입니다. 따라서 거의 제로 한계 증분 비용으로 센서를 내장할 수 있습니다. 모든 항목에 전력선, 신호선, 센서를 3D 프린팅 부품에 내장할 수 있습니다.

"Industry 4.0이 경제적으로 분산 제조를 가능하게 한다는 사실은 제품 제조와 유통 방식을 바꿀 수 있음을 의미한다"고 HP 3D 프린팅 부문 부사장 겸 총괄 매니저 라몬 파스토르(Ramón Pastor)는 IoT Times 인터뷰에서 말했습니다. "전 세계에서 소비되는 연료, 이 경우 화석 연료의 최대 절반이 제품이 생산된 곳에서 소비되는 곳으로 운송하는 데 쓰인다는 추산이 있습니다. 이 의미에서 Industry 4.0, 디지털 제조, 3D 프린팅의 조합은 이 패러다임을 바꿔 분산 제조로 갈 수 있게 합니다. 기본적으로, 수요 옆에서, 수요가 있을 때 필요한 것을 제조하는 것입니다."