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3D Printing

적층 제조기술과 산업기계류

2022-11-15


 

 

 

적층 제조기술이 어떻게 산업 기계류 제조기업들의 요구를 만족시키고 있는가?

산업용 장비의 제조에 있어서 과학 장비이든 혹은 공장용 장비나 전력 장비이든제품을 의도한대로 작동시키기 위해서는 복잡하고 수 많은 부품들이 필요하다.

더욱이, 기대한 만큼의 제품 성능과 기능의 신뢰성을 유지하기 위해서는 제품의 복잡성과는 별도로 구성 부품의 강도와 생산의 일관성, 정확성, 그리고 반복성을 유지할 수 있는 분명하고 공통적인 요구가 존재한다. 또한 산업장비 제조기업들이 가지고 있는 어려움은 앞서 언급한 것이 전부가 아니다. 부품이 비용면에서 효율적이고 제시간에 생산될 수 있도록 하는 것 역시 중요하다.

그렇다면 이러한 복잡한 부품이 산업 제조장비에 의해 실제로 어느 정도 생산되고 있을까? 수백여개에서 수천여개의 부품들이 연간 생산되는데 이는 상당히 많은 수처럼 보이지만 대량생산의 기준에서 보면 꽤 작은 수치이다. 이러한 수량을 전통적인 방식으로 생산한다면 필요한 금형 제작에 리드타임이 길고 높은 비용이 요구되는데, 생산 리드타임과 코스트 이 두 관리 항목은 제조기업에 있어 매우 중요하다.

이 정도 규모의 수량이라면 부품 디자인이 얼마나 복잡한지에 상관없이 적층 제조기술(AM) 솔루션으로 해결할 수 있다. 오늘날 전세계적으로 제조기업들은 적층 제조를 사용하여 단일 단위에서 수천여개의 단위에 이르는 부품들의 생산 비용을 획기적으로 절감하고 리드 타임을 대폭 줄일 수 있다. 뿐만 아니라 적층 제조는 근본적으로 개별 부품들을 커스터마이즈화와 최적화할 수 있으며 비용 절감 등 다양한 이점을 제공한다. 

 

 

적층 제조기술 새로운 국면에 도달

Stratasys의 산업용 SAF™ 기술은 분말 기반의 적층제조 기술로 앞서 언급한 적층 제조기술의 이점들을 한층 더 강화하였다. 

단일 프린트-융합 프로세스를 통해서 산업용 장비 제조기업들은 사출성형(injection molding)으로 제작할 수 있는 수준의 제어능력, 신뢰성, 정확도, 그리고 반복성을 겸비한 엔드유저 부품을 생산할 수 있는 능력을 보유하게 된다. 특히 사출성형으로는 생산하기 어려운 복잡한 형태를 가진 작은 부품들을 SAF 테크놀로지를 이용하여 수만여 개를 동일하게 3D프린팅 할 수 있다. 또한, 사출성형이나 CNC머시닝보다 경쟁력 있는 부품당 생산비용을 고려할 때, 산업용 기계장치 제조기업들이 적층 제조를 사용할 이유는 충분하다. 

한 예로 Stratasys는 인하우스 테스트를 통해 SAF테크놀로지에 기반한 3D 프린터를 이용하여 년 13,000여개의 임펠러 부품을 생산할 경우, 사출성형 방식보다 훨씬 저렴하게 생산할 수 있다는 결론을 도출했다. 또한, 시장에 출시되기까지의 시간은 12주 이상에서 단 3일로 단축되었다. 생산 프로세스 최적화를 목표로 하는  제조 기업들에게 이것은 혁신적인 성과가 아닐 수 없다. 

 

 

적층 제조기술의 위력

적층 제조는 전통적인 제조 방식과 비용과 납기 측면에서 경쟁할 수 있을 뿐만 아니라, 생산된 부품의 정도와 관련하여 좋은 인상을 남겼다. 최근 하나의 좋은 예로 SAF 테크놀로지를 통해 3D 프린팅된 일렉트릭 커넥터에 대한 기하학적 정도 평가를 통해서 알 수 있었다. Stratasys의 테스트 결과 SAF 기술을 통해 효율적으로 디자인되고 생산할 때, 일렉트릭 커넥터의 몇몇 부품들은 6-sigma 레벨의 품질로 생산 일관성을 유지했으며(2.0이상의 공정능력지수), 41.2MPa(5982 psi)의 평균 Z UTS(인장강도)를 달성하였다. 동시에 기계장치의 성능은 전통적 제조 방식과 동일한 수준을 유지하였다. 

그렇다면, 이것이 가지는 함의는 무엇일까? 언제쯤이면 산업용 기계장치 제조기업들이 대량생산용으로 SAF 테크놀로지를 사용을 고려해야 할까? 작고 복잡한 부품들을 대량으로 필요할 때 바로 SAF 테크놀로지를 활용할 수 있다. 이러한 부분이야말로 SAF 테크놀로지가 진실되게 가치를 창출할 수 있는 영역이고, 이미 몇몇 산업용 기계장치 제조기업들이 SAF를 이용하여 비용 측면에서 비교우위를 점하는 것을 확인하였다. 

 

 

 

출처 : manufacturingdigital​