적층 제조의 주요 장애물 극복:실용 가이드

2022년 10월 26일 게시

원본은 fastradius.com에 게시됨 2022년 10월 26일

적층 제조라고도 알려진 3D 프린팅은 비교적 새로운 기술이지만 이미 많은 발전을 이루었습니다. 1980년대 발명된 이후 3D 프린팅은 제조 산업에서 점점 더 보편화되어 2021년 글로벌 3D 프린팅 시장 가치가 126억 달러로 평가되었으며 2026년까지 348억 달러로 성장할 것으로 예상됩니다.

Adidas 및 Rawlings와 같은 회사는 3D 프린팅 기술을 사용하여 혁신적인 신제품을 만들었지만 적층 제조는 산업 규모에서 계속해서 채택 문제에 직면하고 있습니다. 연구에 따르면 적층 제조를 사용하는 기업 중 63%는 프로토타입 제작 목적으로만 이 기술을 사용하고, 21%만이 다른 방법으로 제조할 수 없는 품목을 생산하는 데 사용하는 것으로 나타났습니다.

적층 가공의 일반적인 과제

생산 등급 3D 프린터는 산업용 CNC 기계나 사출 성형 기계보다 훨씬 저렴하지만 적층 제조 장비는 여전히 비용이 많이 들 수 있습니다. 실제로 Stratasys의 설문조사에서 응답자의 25%가 적층 제조를 사용할 때 장비 비용을 가장 큰 과제로 꼽았습니다. 이러한 반응은 전혀 놀라운 일이 아닙니다. 3D 프린터의 초기 비용을 절약하는 데는 시간이 걸릴 수 있으며, 대부분의 기업에서는 받는 주문량을 처리하기 위해 하나 이상의 프린터가 필요하므로 더 많은 비용을 투자해야 합니다. 일부 회사에서는 자본 지출을 정당화할 수 없습니다. 

그런 다음 제조 및 가공 비용 자체가 있습니다. 동일한 Stratasys 설문조사에서 응답자의 16%는 적층 제조와 관련된 제조 비용이 가장 큰 우려 사항이라고 답했습니다. 3D 프린터는 매우 자율적이지만 디지털 파일을 프린터로 보내고 프린터가 올바르게 구성되었는지 확인하고 인쇄 프로세스를 시작할 사람이 필요합니다. 다중 재료 융합 증착 모델링(FDM) 프린트의 경우 프린트 중간에 필라멘트를 교체하고 사용되는 재료와 프린터에 따라 노즐, 프린트 속도, 후퇴 설정 및 베드 온도를 조정하기 위해 누군가가 있어야 할 수도 있습니다. 마지막으로 프린트가 완료되면 누군가 지지 구조를 제거하고 부품을 처리하여 고품질 표면 마감을 달성해야 합니다.

제조 및 처리 비용 외에도 추가 장비 유지 관리 비용이 있습니다. 3D 프린터는 적절한 유지 관리 없이 고장이 날 수 있으며, 회사에서 교체 부품이 도착할 때까지 며칠(또는 몇 주) 동안 새 부품이 없는 상태로 방치될 수 있습니다. FDM 프린터의 경우 유지 관리는 정기적으로 벨트 장력을 조정하고 노즐에 쌓인 플라스틱을 제거하는 형태를 취할 수 있습니다. MJF(Multi Jet Fusion) 프린터에는 정기적인 프린트 헤드 및 가열 램프 유지 관리가 필요하며, 이로 인해 연간 수천 달러의 비용이 발생할 수 있으며, 광조형(SLA) 프린터에는 정기적인 레진 탱크 유지 관리 또는 교체가 필요합니다. 시간이 지남에 따라 이러한 유지 관리 비용은 확실히 합산될 수 있습니다.

적층 가공은 인쇄가 완료될 때에도 문제를 야기합니다. 대부분의 3D 프린팅 부품에는 일종의 후처리가 필요하므로 시간이 걸리고 단위당 전체 인건비와 간접비가 증가합니다. 예를 들어, SLA 부품은 프린터에서 바로 나온 점성 과잉 수지로 덮여 있으므로 용제로 세척해야 합니다. FDM 부품은 지지 구조에 의해 남겨진 눈에 띄는 레이어 라인이나 표면 흠집으로 인해 샌딩이나 증기 평활화가 필요한 경우가 많습니다. 이러한 문제를 염두에 두고 설문 조사 응답자의 9%가 후처리 요구 사항을 적층 제조의 가장 큰 과제로 꼽은 것은 놀라운 일이 아닙니다.

적층 제조가 기존 제조 방법보다 훨씬 젊은 기술이라는 점도 주목할 가치가 있습니다. 사출 성형과 CNC 가공은 수십 년 동안 사용되어 왔으며 이미 호환 가능한 재료에 대한 대규모 데이터베이스와 전 세계적으로 인정되는 재료 표준을 보유하고 있는 반면, 적층 제조에서는 재료 선택이 더 제한되고 확립된 재료 표준이 더 적습니다.

다행스럽게도 적층 가공이 점점 대중화되고 있으며 더 많은 기업이 적층 재료를 개발, 표준화, 인증하는 데 투자하고 있습니다. 실제로 2021년 적층 제조의 주요 트렌드 중 하나는 새로운 적층 재료의 도입이었습니다. 결국, 이 연구를 통해 제조업체는 적층 제조와 다른 기술 간의 격차를 줄일 수 있게 될 것입니다. 다양한 산업 분야에서 전 세계적으로 통용되는 표준이 확립되면 적층 제조가 제조 환경에서 더욱 강력한 기반을 확보하는 데 도움이 될 것입니다.

적층 가공에 대한 기술적 과제

사출 성형 및 CNC 가공에 비해 적층 가공은 공정 예측 가능성과 반복성이 낮을 수 있습니다. 예를 들어, 적층 가공으로 제조된 부품은 표면 마감을 개선하기 위해 후처리를 거치는 경우가 많습니다. 제대로 제어되지 않으면 인적 오류가 발생하기 쉽고 엄격한 공차 요구 사항을 충족하지 못하는 부품이 생성될 수 있습니다. 이 문제는 항공우주나 자동차 부문과 같이 매우 높은 수준의 정확성이 요구되는 산업에서 적층 제조를 사용할 때 발생하는 문제를 나타냅니다.

적층 제조를 통해 기업은 추가 조립 없이 복잡한 물체를 인쇄할 수 있지만 후처리 기술은 처리 시간을 늘리고 예산을 늘릴 수 있습니다. 또한 기업은 3D 프린팅 부품이 필수 사양을 준수하는지 확인하기 위해 검사 및 품질 관리 리소스에 투자해야 할 것입니다.

적층 가공으로 인한 운영 및 조직적 과제

비교적 새로운 기술인 적층 제조는 운영 및 조직적 과제에도 직면해 있습니다. 운영 수준에서 적층 제조를 채택한 선례가 없을 뿐만 아니라 기술을 기반으로 한 비즈니스 및 비용 계산 모델도 부족합니다. 또한 많은 기업에서는 디지털 디자인의 소유권이 확실하지 않기 때문에 3D 프린팅 사용을 경계하고 있습니다.

이러한 과제에 더해, 적층 제조 분야 경력을 위한 전용 교육 트랙이 거의 없기 때문에 기술과 프로세스에 대한 깊은 지식을 갖춘 숙련된 인력이 부족합니다. 적층 제조를 전문으로 하지 않는 기업의 적층 기술에 대한 일반적으로 제한된 지식과 결합된 이러한 요인은 많은 고객이 자신의 비즈니스에 가치를 추가할 수 있는 부분을 확신하지 못하고 종종 자신에게 손해를 끼치면서 아예 이를 회피한다는 것을 의미합니다.

경험이 풍부한 적층 제조 파트너와 협력하여 문제 해결

적층 제조를 비즈니스에 통합하는 방법을 잘 모르거나, 3D 프린팅용으로 설계하는 방법을 알 수 없거나, 3D 프린터 보유에 따른 투자 및 기술적 과제를 감당할 준비가 되지 않은 경우 제조 파트너와 협력하는 것이 가장 좋습니다. 경험이 풍부한 3D 프린팅 파트너는 초기 장비 비용, 일관되지 않은 결과, 3D 프린팅 지식 부족 등 적층 제조와 관련된 여러 주요 과제를 극복하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 파트너와 협력하면 더 많은 적층 재료와 더 포괄적인 후처리 옵션을 이용할 수 있습니다.

SyBridge와 협력하면 적층 제조 기술을 위한 설계 및 재료 선택 프로세스에 대한 통찰력을 제공하고 비용 절감 기회를 식별하여 비용 절감과 이익을 극대화할 수 있습니다. 지금 바로 연락하셔서 적층 제조 전문가와 상담하세요.