확장 가능한 산업형 적층 제조 방식을 통해 더욱 강화되는 공장 생산 방법

산업용 공장 생산은 200년이 넘도록 공정 반복성, 생산 부품 내구성, 워크플로 생산성, 경제적 총운영 비용 등 4가지 주요 요소에서 뛰어난 성과를 거두었습니다. 이 과정에서 공장 워크플로는 최상의 부품을 최대한 낮은 비용으로 대량 생산할 수 있도록 최적화되었습니다. 이러한 표준 공정과 더불어 새로운 생산 방법 또는 워크플로 프로세스가 인정을 받으려면 이러한 오래된 요소들을 만족하거나 혹은 뛰어넘어야 합니다. 

오늘날 제조업은 산업 4.0이라고 일컫는 변혁의 시대를 지나고 있습니다. 새로운 시장 수요는 제조업체들에게 속도와 민첩성 향상이라는 과제를 안겨주었습니다. 새로운 비즈니스 모델에 부응하려면 고객 수요에 빠르게 대응하면서 설계를 신속하게 반복할 수 있는 능력이 필요합니다. 이제 제조업체들은 생산 주기를 단축하고 제품 에코시스템의 진화 속도를 높여야 합니다. 이를 위해서는 디지털 속도로 물리적 제품을 개발해야 합니다. 

대형 부품을 끊김없이 생산할 수 있는 확장형 금속 적층 제조.
DMP Factory 500은 워크플로에 최적화된 금속 3D 프린팅 솔루션으로서 뛰어난 확장성, 반복 가능한 고품질 부품, 높은 처리량, 낮은 TCO를 바탕으로 최대 500mm x 500mm x 500mm 크기의 부품까지 생산 가능합니다.

위와 같은 압력을 받고 있는 제조업체들에게 희소식이 있습니다. 3D 프린팅 기술의 발달로 이제는 산업용 공장 생산을 대체할 수 있는 전략적 자산으로도 손색이 없습니다. 새로운 소재, 새로운 프린팅 방법, 새로운 설계 기능, 그리고 새로운 워크플로 프로세스는 제조업에 대한 디지털 접근방식이 가능하다는 것을 의미합니다. 지난 30년 동안 3D 프린팅은 설계 검토나 원형 제작, 그리고 간혹 일회성 또는 브릿지 제조 등 R&D 분야에서 주로 사용되었습니다. 하지만 지금은 3D 프린팅이 제조 현장에서도 사용되어 최종 제품을 생산하는 역할까지 맡고 있습니다. 

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3D Systems는 이러한 혁명을 디지털 공장이라고 부릅니다. 디지털 공장은 공장 수준의 생산에 필요한 다음 4가지 주요 기준을 충족합니다.

  • 부품 반복성이 6 시그마 품질까지 보장됩니다.
  • 새로운 설계 기법과 혁신적인 금속 및 플라스틱 소재를 사용해 내구성이 보장됩니다.
  • 최첨단 생산 프로세스를 사용해 생산성이 24/7 유지됩니다.
  • 적합한 부품과 생산 수준을 유지하는 데 필요한 총 부품 제조 비용이 기존 아날로그 방법을 능가합니다.
  • Thales의 DMP Factory 350 금속 파우더 베드 융합 프린터로 3D 프린트한 위상 최적 항공우주 브래킷
  • 디지털 공장 기술을 사용해 제조되는 부품은 반복성과 내구성이 뛰어납니다. 기존 방법으로는 구현하지 못하는 제품과 프로세스를 통해 산업 4.0의 비전을 실현할 수 있습니다. 또한 우수한 설계 알고리즘으로 솔리드가 아닌 내부 격자를 사용함으로써 더욱 강력하면서 가벼운 부품을 제조하는 것도 가능합니다. 이제 사출 성형 업계는 형상 적응형 냉각 몰드를 몇 주가 아닌 몇 시간 만에 설계하거나, 혹은 새로운 열가소성 부품도 대량 생산할 수 있습니다. 그 밖에도 디지털 파운드리 프로세스는 왁스 성형 주조 패턴이나 주조 부품을 빠르고 유연하게 만들 수 있기 때문에 공구 세공에 따른 비용이나 대기 시간, 그리고 금속으로 직접 프리팅하면서 발생할 수 있는 기존 주조 방식의 근본적 위험도 걱정할 필요 없습니다.

디지털 공장의 세 가지 요소

리서치 기관인 Jabil에 따르면 자동차 제조사의 68%가 불과 몇 년 전까지만 해도 거의 10년에 달했던 출시 목표를 2년 미만으로 줄이고 있다고 합니다. 다른 업계라고 해서 신제품 출시를 위한 속도 요건이 다르지 않습니다. 이렇게 새로운 시장 수요를 충족하기 위해서는 디지털 공장에서나 가능한 혁신적 생산 속도와 능력이 필요합니다.

디지털 공장은 사출 성형, 주조 및 부품 생산 분야에 혁신적인 기회를 제공합니다. 디지털 공장에는 금속, 플라스틱 및 디지털 파운드리라는 세 가지 요소가 있습니다. 제조사에게 필요한 요소는 업종과 제품, 그리고 부품으로 생산되는 데 필요한 속도에 따라 결정됩니다. 세 가지 요소는 모두 잠재력을 최대한 끌어낼 수 있는 최첨단 소프트웨어에 달려있다고 해도 과언이 아닙니다. 

  • 금속 디지털 공장

    24/7 부품 생산과 유연한 응용이 가능한 3D Systems DMP Flex 350 강력한 금속 3D 프린터

    금속 디지털 공장은 적층 솔루션과 절삭 솔루션으로 구성되는 모듈형 프로세스를 사용해 주요 산업용 금속을 소재로 계속해서 부품을 생산하면서 공장 수준의 반복성을 구현합니다. 적층 솔루션에는 기존 방법도 통합되어 있어서 더욱 효과적인 부품을 빠르게 제조할 수 있습니다.

  • 플라스틱 디지털 공장

    3Dprintedparts.com의 Figure 4 Standalone 프린팅 부품

    플라스틱 디지털 공장은 최신 적층 열가소성 플라스틱 및 레진을 사용해 내구성 부품을 대량 생산할 뿐만 아니라 기존 사출 성형 방법과 비교했을 때 생산 시간을 크게 줄일 수 있습니다. 또한 일부만 금속이 들어가지 않는(short-run) 플라스틱 부품의 경우에는 MOQ가 없는 동시에 공구 세공에 따른 비용과 대기 시간도 사라집니다.

  • 디지털 파운드리

    3D 프린팅 왁스 패턴이 주물 공정에 완벽하게 통합되어 주형 부품을 신속하게 생산

    디지털 파운드리는 향상된 속도와 유연성으로 공구 세공에 따른 비용이나 대기 시간 없이 주조 부품을 제작하고, 반복하고, 개선하고, 생산할 수 있습니다. 따라서 디지털 파운드리 프로세스를 사용하는 회사는 공구 세공으로 인해 최대 12주까지 기다릴 필요 없이 CAD 데이터를 받은 후 몇 일 내에 주조 부품을 제작합니다.

디지털 공장의 시작

디지털 공장은 단순히 새로운 하드웨어를 의미하지 않습니다. 3D Systems는 새로운 소재와 소프트웨어 개발을 위한 R&D에 아낌없이 투자해왔습니다. 지금은 금속, 열가소성 플라스틱, 레진 등이 모두 디지털 공장 프레임워크에서 사용할 수 있도록 인증을 받아 광범위하게 사용되고 있습니다. 또한 3D Systems의 파일 준비 소프트웨어로 공장에 CAD 전문가와 고가의 소프트웨어가 필요하지 않기 때문에 커다란 비용 절감 효과도 기대할 수 있습니다.

이제 제조업체는 산업 4.0 시대를 맞아 자신의 비즈니스 모델을 재사용하여 경쟁 우위를 확보할 수 있게 되었습니다. 엔지니어와 임원진은 디지털 공장의 잠재력에 대해 알게 되면서 향상된 제품을 더욱 빠르게 개발할 수 있는 방법을 찾아나설 것입니다. 앞으로 디지털 공장을 수용하는 사람들에게는 새로운 제품과 새로운 비즈니스 모델, 그리고 새로운 회사가 자연스럽게 수반되는 결과로 다가올 것입니다.