적층 제조의 주요 장애물 극복: 실용 가이드

2022년 10월 26일 발행

2022년 10월 26일 fastradius.com에 원래 게시됨

3D 프린팅으로도 알려진 적층 제조는 비교적 새로운 기술이지만 이미 먼 길을 왔습니다. 1980년대 발명 이후 3D 프린팅은 제조 산업에서 점점 더 널리 퍼져 2021년 글로벌 3D 프린팅 시장이 126억 달러로 평가되었으며 2026년까지 348억 달러로 성장할 것으로 예상됩니다.

아디다스와 롤링스 같은 기업들이 3D 프린팅 기술을 사용하여 혁신적인 신제품을 만들었지만, 적층 제조는 여전히 산업 규모에서 채택 과제에 직면해 있습니다. 연구에 따르면 적층 제조를 사용하는 기업의 63%가 프로토타이핑 목적으로만 기술을 사용하며, 다른 방법으로 제조할 수 없는 품목을 생산하는 데 사용하는 비율은 21%에 불과합니다.

적층 제조의 일반적인 과제

생산 등급 3D 프린터는 산업용 CNC 기계나 사출 성형 기계보다 훨씬 저렴하지만, 적층 제조 장비는 여전히 비용이 많이 들 수 있습니다. 사실 Stratasys 설문조사에서 응답자의 25%가 적층 제조 사용 시 장비 비용을 최대 과제로 꼽았습니다. 그 반응은 거의 놀랍지 않습니다: 3D 프린터 선불 비용을 마련하는 데 시간이 걸릴 수 있고, 대부분의 기업은 접수하는 주문량을 처리하기 위해 하나 이상의 프린터가 필요하므로 더 많은 돈을 투자해야 합니다. 일부 기업은 단순히 자본 지출을 정당화할 수 없습니다.

그리고 제조 및 가공 비용 자체가 있습니다. 같은 Stratasys 설문조사에서 응답자의 16%가 적층 제조와 관련된 제조 비용을 최대 우려사항으로 꼽았습니다. 3D 프린터는 매우 자율적이지만 여전히 누군가에게 디지털 파일을 프린터로 보내고, 프린터가 올바르게 구성되었는지 확인하고, 프린팅 공정을 시작해야 합니다. 다중 재료 FDM(Fused Deposition Modeling) 프린트의 경우 누군가 중간에 필라멘트를 교체해야 할 수 있고, 사용되는 자재와 프린터에 따라 노즐, 프린트 속도, 리트랙션 설정, 베드 온도를 조정해야 할 수 있습니다. 마지막으로 프린트가 완료되면 누군가 지지 구조를 제거하고 부품을 가공하여 품질 표면 마감을 달성해야 합니다.

제조 및 가공 비용을 넘어 적층 장비 유지보수 비용도 있습니다. 적절한 유지보수 없이 3D 프린터는 고장날 수 있으며, 교체 부품이 도착하기를 기다리는 동안 며칠(심지어 몇 주) 동안 새 부품 없이 회사를 남겨둘 수 있습니다. FDM 프린터의 경우 유지보수는 벨트 장력 정기 조정과 노즐에서 축적된 플라스틱 제거 형태를 취할 수 있습니다. Multi Jet Fusion(MJF) 프린터는 정기적인 프린트헤드와 히팅 램프 유지보수가 필요하며, 이는 연간 수천 달러가 들 수 있습니다. 스테레올리소그래피(SLA) 프린터는 정기적인 레진 탱크 유지보수 또는 교체가 필요합니다. 시간이 지남에 따라 이러한 유지보수 비용은 확실히 누적될 수 있습니다.

적층 제조는 프린트가 완료된 후에도 과제를 제시합니다. 대부분의 3D 프린팅 부품은 어떤 형태의 후처리를 필요로 하며, 이는 시간을 소모하고 단위당 전체 인건비와 간접비를 증가시킵니다. 예를 들어 SLA 부품은 프린터에서 바로 나올 때 점성 과잉 레진으로 덮여 있어 용제 세척이 필요합니다. FDM 부품은 서포트 구조가 남긴 눈에 띄는 레이어 라인이나 표면 흠집으로 인해 샌딩이나 증기 스무딩이 필요합니다. 이러한 문제를 염두에 두면 설문 응답자의 9%가 후처리 요구사항을 적층 제조의 최대 과제로 꼽은 것은 거의 놀랍지 않습니다.

적층 제조는 전통적인 제조 방법보다 훨씬 젊은 기술이라는 점도 주목할 만합니다. 사출 성형과 CNC 가공은 수십 년 동안 사용되어 왔으며, 이미 호환 가능한 자재의 대규모 데이터베이스와 전 세계적으로 인정받는 자재 표준을 가지고 있습니다. 반면 적층 제조는 더 제한된 자재 선택과 더 적은 확립된 자재 표준을 가집니다.

다행히 적층 제조는 더 대중화되고 있으며, 더 많은 기업이 적층 자재 개발, 표준화, 자격 부여에 투자하고 있습니다. 사실 2021년 적층 제조의 주요 트렌드 중 하나는 새로운 적층 자재의 도입이었습니다. 결국 이 연구는 제조사들이 적층 제조와 다른 기술 간의 격차를 좁히게 할 것입니다. 다양한 산업에서 전 세계적으로 인정받는 표준의 확립도 적층 제조가 제조 환경에서 더 강한 발판을 얻는 데 도움이 될 것입니다.

적층 제조의 기술적 과제

사출 성형과 CNC 가공에 비해 적층 제조는 더 낮은 공정 예측성과 반복성을 가질 수 있습니다. 예를 들어 적층 제조 부품은 표면 마감을 개선하기 위해 후처리를 거치는 경우가 많은데, 적절히 제어되지 않으면 사람의 실수가 발생하기 쉽고 엄격한 공차 요구사항을 충족할 수 없는 부품을 초래할 수 있습니다. 이 이슈는 항공우주나 자동차 부문처럼 극도로 높은 정확도 수준을 요구하는 산업에서 적층 제조 사용 시 과제를 나타냅니다.

적층 제조가 추가 조립 없이 복잡한 객체를 프린트할 수 있게 하지만, 후처리 기술은 처리 시간을 늘리고 예산을 늘릴 수 있습니다. 게다가 기업들은 3D 프린팅 부품이 요구사항을 준수하는지 보장하기 위해 검사 및 품질 관리 리소스에 투자해야 할 것입니다.

적층 제조의 운영 및 조직적 과제

비교적 새로운 기술로서 적층 제조는 운영 및 조직적 과제에도 직면합니다. 운영 수준에서 적층 제조 채택에 대한 선례가 없을 뿐만 아니라, 기술을 기반으로 한 비즈니스 및 비용 계산 모델이 부족합니다. 많은 기업들은 디지털 설계의 소유권에 대한 불확실성 때문에 3D 프린팅 사용을 경계합니다.

그 과제들에 더해, 적층 제조 경력 전용 교육 트랙이 거의 없어 기술과 공정에 대한 깊은 지식을 가진 숙련된 인력 부족이 발생했습니다. 그 요인들, 그리고 적층 제조를 전문으로 하지 않는 기업들의 일반적으로 제한된 적층 기술 지식이 결합되어 많은 고객이 어디에 가치를 더할 수 있는지 확신하지 못해 — 종종 그들 자신의 손해로 — 그것을 완전히 피합니다.

경험 많은 적층 제조 파트너와 협력하여 과제 해결

귀사가 비즈니스에 적층 제조를 어떻게 통합할지 잘 모르거나, 3D 프린팅을 위한 설계를 어떻게 할 수 있는지 파악할 수 없거나, 직접 3D 프린터를 소유하는 데 따른 투자와 기술적 과제에 준비가 되지 않았다면 제조 파트너와 협력하는 것이 최선입니다. 경험 많은 3D 프린팅 파트너는 선불 장비 비용, 일관되지 않은 결과, 3D 프린팅 지식 부족 등 적층 제조와 관련된 많은 최대 과제를 극복하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 파트너와 협력하면 더 많은 적층 자재와 더 포괄적인 후처리 옵션 범위에 접근할 수 있습니다.

SyBridge와 협력하면 적층 제조 기술을 위한 설계 및 자재 선택 공정에 대한 통찰을 제공하고, 귀사의 절감과 이익을 극대화하기 위한 비용 절감 기회조차 식별할 수 있습니다. 오늘 적층 제조 전문가와 상담하려면 연락하세요.