적층 제조로 공급망 문제 해결 가능한가
2022-10-04
적층 제조(산업용 3D 프린팅)는 혁신적 기술이다. 전략적으로 사용하면 글로벌 공급망 혼란을 완화하고, 비용과 운송 리드타임을 줄이고, 순환 경제를 가속화하며, 폐기물과 탄소 영향을 줄일 수 있는 잠재력이 있다.
팬데믹과 최근의 우크라이나 전쟁으로 공급망 혼란이 심각한 가운데 적층 제조가 이러한 과제를 해결할 수 있는 기술 즉, 기존 제조 방법의 대안 책으로 점점 더 관심을 가지고 탐구되고 있다.
적층 제조의 이점은 특히 안전하지 못한 중요 영역에서 널리 적용되어 온 확립된 기술로서 적층 제조에 대한 신뢰가 점점 증가하고 있다.
적층 제조 적용 영역의 확대
그러나, 안전과 관련된 중요한 응용 분야에서 규제와 법제화가 변화의 속도를 따라가기 위해 고군분투하고 있다. 따라서, 승인된 글로벌 표준이 없으면 적층 제조 장비 사용이 허용되지 않을 수 있다.
인증 및 보증의 혁신은 적층 제조 제품에 대한 신뢰를 구축하고 보다 안전에 중요한 응용 분야에서 기술 사용을 확대하는 데 중요한 역할을 할 수 있다. 에너지 관련 부문에서 더욱 그러하다.
품질 표준 및 안전 인증의 선구자적 존재
적층 제조와 관련된 문제를 해결하려면 최종 사용자 및 보증업체에서 서비스 회사 및 장비 제조업체에 이르기까지 전체 공급망적인 관점에서 협력해야 한다.
실제 이러한 접근 방식의 좋은 예로 LRQA가 Shell과 함께 수행한 최근의 사례가 있다.
Shell은 LRQA와의 협력으로 복잡한 압력 용기 부품에 대한 CE 인증(EU 제품에 대한 요구 사항)을 획득했다. 이를 계기로 인증이 필요한 복잡한 부품을 적층 제조로 만드는데 있어서 자신감이 높아졌으며 유럽에서 제3자 기관으로부터 사내 부품 적층 제조에 대한 CE 인증을 획득한 최초의 회사가 되었다. LRQA는 유럽 압력 장비 지침(PED)에 따라 이 선박을 인증했다.
이 중요한 인증으로 다른 제조업체와 기업들도 PED에 따라 적층 제조로 압력 장비를 인증 받을 수 있는 길이 열렸으며, 중요한 장비에 적층 제조(3D프린팅)를 응용할 수 있는 가능성과 방법을 제시하고 있다.
현재 적층 제조 제품과 공정에 적합하게 적용할 수 있도록 하기 위해 약 60개의 다양한 국제 인증 표준이 개발되고 있는 가운데 적층 제조 사용을 전 세계적으로 확대하려는 움직임이 활발하게 일어나고 있다.
유지보수 비용 및 다운타임 감소
Shell의 의도는 인증자와 정품 장비 제조업체 및 현지 파트너와 협력하여 필요할 때마다 안전에 중요한 구성 부품을 인쇄하는(제작) 데 필요한 모든 정보를 저장하는 디지털 웨어하우스를 개발하는 데 있다.
디지털 웨어하우스로 대량의 예비 부품 재고를 구입하고 보유 및 유지관리 해야 하는 일이 줄어 비용과 낭비를 삭감할 수 있다. 또한 부품 사용처 가까운 곳에서 인쇄(제작)하면 운송과 관련된 탄소 배출량을 줄일 수 있다. 또한 기술과 능력 있는 로컬 업체들에 의해 지원되어 보다 더 시간이 절약되고 효과적인 공급망 운영에 큰 도움이 된다.
이러한 시도로 Shell은 나이지리아 앞바다 사업장에서 이미 상당한 비용 절감 효과를 달성했으며, 큰 장비 내의 구성품인 단종된 작은 부품을 제작하여 교체 수리하고 있다. 이전에 마모부품을 교체하려면 작업에 16주 걸리던 것을 단 2주 만에 교체하여 유지 보수 비용을 90% 절감할 수 있게 되었다.
적층 제조가 없었다면 부품이 교체되는 동안 전체 장비가 생산활동을 중단해야 했을 것이다. 이전보다 생산성이 대폭 증가하였으며 복잡하고 위험한 해상에서 작업 안전성도 향상시켰다.
적층 제조의 미래와 공급망
설계자들은 적층 제조를 통해 불과 몇 년 전만 해도 불가능했던 솔루션을 만들 수 있다. 이 솔루션은 기하학적으로 복잡한 구조를 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 설계과정에서 에너지 산업에서 새로운 방식으로 일을 할 수 있도록 하는 신재료를 개발하여 사용하는 내용도 포함되어 있다.
예를 들면, 일반적으로 항공우주산업에서 경량화와 관련되어 있는 과제는 에너지 산업의 관심사이기도 하다. 적층 제조 솔루션은 재료 사용을 줄이는 데 도움이 될 뿐만 아니라 구조 부품의 무게를 줄이게 된다. 여기서 기존 부품의 재료를 폴리머로 대체하게 되는데 기존에 사용했던 금속재료의 경우 제작 리드타임이 길고 비용도 높다. 물론, 적층 제조로 대체하기 위해서는 고온과 고강도 폴리머에 대한 연구조사가 좀 더 필요하다.
이 기술이 정착되면 용접, 볼트 등과 같은 접합 작업을 없앨 수 있는 기능도 갖추고 있다. 이렇게 될 경우 추가적으로 발생하는 후 작업과 접합 부분의 NDT(비파괴시험)가 제거되어 필드에서 고장이 줄어들고 결과적으로 제품의 수명 주기가 늘어난다.
적층 제조를 통해 기존 스페어 부품에서 발생하는 비용, 운송 시간 및 탄소 배출량을 줄일 수 있음이 분명해 졌다. 적층 제조로 부품을 제조할 수 있는 인증을 받으면 실제로 기존의 제조 방법으로 제작하는 것보다 훨씬 짧은 시간에 많은 핵심 부품을 제조할 수 있다.
적층 제조 방식은 공급망 과제를 완화하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 현지 공급망 및 국내 제조 능력 향상 개발을 지원하는 데도 큰 역할을 할 수 있다.
출처 : manufacturingdigital