적층 제조: 현대 공급망 과제 해결 방안

지난 몇 년간 전 세계 기업들은 공급망 문제를 겪었으며, 이는 글로벌 팬데믹이 크고 작은 기업 모두에 결과를 초래했음을 보여주었습니다. 소비자 수요 급증 외에도 해운 컨테이너와 항만 노동자 부족, 항공 화물 수용력 감소, 트럭 운전사 부족으로 항만 혼잡이 발생했습니다. 선박이 며칠, 심지어 몇 주 동안 해상에서 대기해야 했으며, 문제는 지속되고 있습니다. 2021년 말과 2022년 초에는 컨테이너 선박이 미국 항구에서 평균 7일을 보냈습니다.

이러한 공급망 혼란은 제조 지연도 초래했습니다. 2021년 10월에는 모든 산업에서 원자재 리드 타임이 역대 최장을 기록했으며, 상황은 크게 개선되지 않았습니다. 예를 들어 칩 제조업체는 전자 모듈, 렌즈, 밸브, 펌프 같은 중요 장비를 위해 18개월을 기다려야 합니다.

적층 제조는 공급망 문제에 절실한 구제를 제공할 수 있습니다. 소량 생산, 품질 관리, 재료 비용 측면에서 여러 이점을 제공하여 전통적인 공급망의 실행 가능한 대안이자 혼란기 동안 더 예측 가능한 자산이 됩니다.

왜 적층 제조인가?

적층 제조는 흔히 3D 프린팅으로 알려져 있으며, 절삭 가공 같은 감산적 방법과 달리 부품을 직접 층별로 제조하거나 프린팅하는 방식입니다. 금형, 폼, 특수 절삭 공구가 필요 없어 툴링과 셋업이 훨씬 적게 필요한 정확하고 고도로 디지털화된 공정입니다.

전통적인 제조 방법과 비교하여 적층 제조 기술은 다음과 같은 여러 이점을 제공합니다:

더 빠른 리드 타임

적층 제조는 더 빠른 프로토타이핑과 소량 생산을 가능하게 하여, 기업이 설계 반복과 제품 검증 공정을 가속화하고 제품을 더 빠르게 시장에 출시할 수 있게 합니다. 예를 들어 코로나19 대응으로 적층 제조를 이용해 처음 생산된 페이스 실드를 개발했는데, 수요 증가에 대응해 나중에 사출 성형으로 전환하여 생산을 확대했습니다.

또한 툴링이 필요 없으므로, 사출 성형에서처럼 금형 설계 및 제작 관련 셋업에 몇 주 또는 몇 달을 소비하는 대신, 최종 설계가 완료되고 프린터가 가용해지면 몇 시간 또는 며칠 만에 최종 사용 부품을 프린팅할 수 있습니다. 본질적으로 생산 런을 즉시 시작할 수 있습니다.

유연성과 민첩성 증대

3D 프린터는 기업이 주문형으로 부품을 프린팅할 수 있게 하여 놀라운 유연성과 민첩성을 제공합니다. 기업은 3D 프린팅 기술로 맞춤 제품을 빠르고 저렴하게 만들 수 있을 뿐만 아니라, 수요 변화에 따라 제품 생산량을 쉽게 늘리거나 줄일 수 있습니다.

사출 성형으로 생산을 확대할 때 출시 후 설계 변경은 또 다른 툴이 만들어질 때까지 몇 주 또는 몇 달을 기다려야 할 수 있습니다. 툴링이 제거됨으로써 3D 프린팅은 기업이 빠르게 방향을 전환할 수 있게 합니다. 예를 들어 팬데믹 초기 단계에서 HP는 230만 개 이상의 의료 부품(비강 면봉, 개인 보호 장비, 인공호흡기 부품)을 프린팅했는데, 수요가 역동적으로 증가하고 있었습니다. 사출 성형을 사용했다면 금형 설계와 제작에 몇 달이 걸렸을 것입니다.

분산 생산

3D 프린팅 기술을 사용하면 기업은 생산을 분산시킬 수 있습니다. 단일 위치에서 제품을 생산하여 전 세계로 배송하는 대신, 기업은 사용 지점 근처 또는 현장에서 제품을 제조할 수 있습니다. 분산 생산은 공급망을 크게 단축하여 많은 잠재적 병목 현상을 제거하고 제품의 시장 출시 시간을 가속화하므로, 2021년에 52%의 기업이 현지화 생산을 고려했다는 것은 놀라운 일이 아닙니다.

제품을 최종 목적지에 더 가깝게 제조함으로써 기업은 막힌 항구로 인한 지연, 코로나19 봉쇄, 무역 전쟁으로 인한 급격한 가격 및 관세 상승 등 수입 제품과 관련된 많은 전통적 문제를 피할 수 있습니다. 적층 기술과 분산 생산 시스템으로의 전환은 기업이 제품을 소비자 손에 더 빠르게 전달하고, 장거리 배송 비용을 피하며, 운송 관련 온실가스 배출을 줄이는 데도 도움이 됩니다.

창고 비용 절감

3D 프린터는 기업이 주문형으로 제품을 제조할 수 있게 하여, 필요한 정확한 수의 부품을 생산하여 고객에게 직접 배송함으로써 공급과 수요를 더 완벽하게 매칭할 수 있습니다. 창고를 구매하거나 임대하는 대신, 디지털 재고에 의존하고 고객이 주문할 때마다 부품을 생산할 수 있습니다.

창고 공실률이 3.6%에 불과하고, 더 많은 기업이 제조 리쇼어링과 공급망 다각화를 추진함에 따라 수요는 계속 증가할 것입니다. 주문형 프린팅과 물리적 재고 저장 대신 디지털 창고로 전환하면 상당한 자본을 절약할 수 있습니다.

생산 주기에 적층 제조를 통합하여 미래 혼란 예방할 수 있을까?

대부분의 기업이 미래 공급망 혼란을 피하기 위해 조치를 취해야 한다고 믿지만, 어떤 조치를 취해야 할지 식별하기는 어려울 수 있습니다. 전술을 바꾼 기업들조차 단기 조치에 의존하는 경우가 많습니다. 실제로 알릭스파트너스가 조사한 3,000명의 CEO 중 절반 미만이 장기적으로 공급망 혼란을 완화하기 위해 조치를 취했습니다.

생산 주기에 적층 제조를 통합하면 기업이 미래 공급망 혼란을 완화하거나 예방할 수 있습니다. 결국 적층 제조는 분산 제조를 지원하고 더 간단한 공급망과 향상된 유연성 및 민첩성을 허용합니다. 기업은 제품을 목적지에 더 가깝게 생산하여 심각한 항만 혼잡 같은 공급망 병목 현상을 잠재적으로 피할 수 있습니다. 적층 제조는 기업이 필요한 정확한 수량을 생산하여 창고로의 과도한 선적을 배포 전에 줄일 수 있게 합니다.

전통적 공급망을 적층 제조 공급망으로 대체할 때의 위험은?

적층 제조의 많은 이점을 고려하면, 3D 프린팅 제품 및 서비스 글로벌 시장이 2020년 약 126억 달러 규모였고, 더 많은 기업이 더 짧거나 유연한 적층 공급망을 재구축함에 따라 향후 몇 년간 계속 성장할 것이라는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 그러나 사출 성형이나 CNC 가공 설계 또는 작업에 평생을 바친 사람들은 이러한 새로운 파괴적 공정으로 전환하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다.

3D 프린팅 중 흔히 겪는 문제로는 휨, 균열, 열악한 층간 접착, 부품 실패 등이 있습니다. 다행히 제조 장비와 재료 분야의 기술 발전, 설계부터 제조까지 전 생애주기에 걸쳐 일하는 엔지니어들 덕분에 이러한 문제들은 더 작고 덜 빈번해졌습니다. 예를 들어 용융 적층 모델링(FDM)에서 레이어 시프팅, 스트링잉, 언더 익스트루전, 오버 익스트루전이 가능하지만, 숙련된 엔지니어와 제조 기술자들이 지속적으로 부품 품질 개선 솔루션을 개발하고 있습니다. 다른 적층 기술(SLA, SLS 등.)에서도 더 많은 응용을 가능하게 하는 유사한 공정 발전이 이루어졌습니다. 그러나 이러한 발전에는 이러한 새로운 공정을 개발하고 구현할 지식과 전문성을 가진 3D 프린팅 파트너가 필요합니다.

Fast Radius와 협력하면 숙련된 엔지니어들이 설계를 검토하고 개선하여 어려운 품질 타협 없이 부품을 빠르고 비용 효율적으로 제조할 수 있도록 도와드립니다. 국내 공장과 분산 생산 역량으로 해외 물류와 관련된 지연과 골칫거리를 피할 수 있으며, 디지털 도구 모음으로 부품이나 제품이 생산에 들어가기 전에 설계 문제를 자동으로 감지할 수 있습니다. 다양한 재료와 제조 방법을 탐색한 후 견적을 시작할 수도 있습니다. Fast Radius의 적층 역량이 귀사의 공급망 문제 해결, 생산 가속화, 부품당 최대 비용 효율성 보장에 어떻게 도움이 될 수 있는지 알아보려면 계정을 생성하거나 오늘 문의하세요.