미시건 주 바사르에 본사를 두고 있는 철강 및 모래 주조 공장인 Astech, Alloy Steel Technologies, Inc.는 지난 20년 동안 펠릿 압출 적층 제조 등의 기술을 활용해 비즈니스를 혁신해 왔습니다.
21세기 파운드리
미국의 파운드리는 해외 경쟁 심화, 가격 및 리드 타임 압박, 공급망 문제, 숙련공의 부족 등 다양한 도전 과제에 직면해 있습니다. 미시건 주 바사르에 소재한 철강 및 철 주조 공장인 Astech, Alloy Steel Technologies, Inc.는 정면으로 도전하여 적층 제조 (AM) 같은 혁신에 투자하여 경쟁 우위를 확보했습니다.
1987 년에 설립된 Astech는 2005 년에 사장으로 Alan Bukach를 선임하고, 미래지향적인 솔루션을 추구하며 기술 분야로 전환했습니다. Bukach는 팀과 함께 혁신, 안전, 수익성에 초점을 맞춘 현대식 파운드리로 탈바꿈하기 위해 노력했습니다.
미국 미시건 주 바사르에 위치한 Astech 시설.
변화의 포용
Astech의 경영진은 적층 제조 를 통해 사내에서 패턴 생산을 가져오는 데 따른 비즈니스 이점을 파악하고 2018 년 중형 필라멘트 압출(FFF) 3D 프린터 3대에 투자했습니다. 이 프린터는 중소형 패턴 제작에서 그 가치를 신속하게 입증했지만, 모든 치수에서 24인치보다 큰 패턴은 내부에 AM 솔루션으로 제작하지 못했습니다.
고객의 요구에 맞는 대형 프린터를 찾아야 한다는 과제를 안고 Astech의 엔지니어링 관리자인 Jeff Helwer는 광범위한 온라인 조사에 뛰어 들었고 여러 AM 무역 전시회에 참석했습니다. 그는 2018 년 가을에 미국 주조 협회에서 열리는 적층 제조 컨퍼런스 프레젠테이션에 참석하기 전까지 어떤 시스템에도 적합하지 않다고 생각했습니다. 발표자는 대형 산업용 펠릿 압출 3D 프린터( 2022 년 3D Systems에서 인수)를 제조하는 Titan Robotics의 창립자인 Clay Guillory였습니다.
Helwer는 “나는 Clay가 프레젠테이션에서 비디오가 실시간으로 녹화된다고 언급하기 전까지 [프린터]이 얼마나 빠른지, 비디오가속 처리되어 있다고 확신할 수 없었습니다.”라고 회상했습니다. 펠릿에서 직접 프린팅하는 속도와 경제성은 그가 지금까지 연구한 필라멘트 기반 시스템에 비해 분명한 이점을 제공한다는 것을 보여주었습니다.
Astech 엔지니어링 관리자인 밥 헬워(Bob Helwer)가 회사의 EXT Titan Pellet 3D 프린터로 인쇄된 패턴 을 들고 있습니다.
Helwer는 품질과 성능 비교를 위해 대형 3D 프린터 제조업체에 샘플을 요청했습니다. 콜로라도 주 콜로라도 스프링스에 있는 Titan 제조 시설을 방문하여 샘플 패턴 프린트 두 개를 검증한 Astech는 Titan Robotics Atlas(현재 EXT 1070 Titan Pellet) 3D 프린터를 구매하여 2020 년 8월에 설치했습니다. 대형 프린트 용적, 산업용 가열식 프린트 챔버 및 검증된 펠릿 압출 시스템 덕분에 이 소재는 빠르게 패턴 생산 공정에서 핵심 요소가 되었습니다.
모래 주조 를 위한 기존 패턴 제작에는 목재, 레드 보드 또는 알루미늄에서 원하는 모양을 절단하는 작업이 포함됩니다. 일부 패턴 제작자는 여전히 종이 도면과 수동 절단 도구를 사용하지만 일반적으로 CNC 장비를 사용하여 디자인을 절단합니다. Astech는 과거 전통적인 방식으로 패턴 전문점에 의존했지만 일반적으로 패턴 납기를 4~6 주 기다려야 했습니다. AM으로 패턴 생산을 내부로 가져와서 시간을 3~10 일로 단축했습니다.
앞서가는 길
설치 후 18 개월 내에 긍정적인 ROI를 달성했고 4년이 지난 지금도 Astech의 Titan 프린터는 여전히 문제가 되고 있습니다. 이 회사는 패턴을 제작할 때 뛰어난 내구성으로 주조 산업에 응용할 수 있는 검증 소재 인 탄소 섬유 충전 ABS 펠릿을 사용합니다. Helwer는 3D 프린트한 패턴 중 일부가 수천 번의 인상 없이 마모된 흔적을 남겼다고 말합니다. 비교적 미세한 해상도 설정에서 1mm 노즐 을 사용하면 상당히 높은 프린트 속도를 유지하면서 사용 전 필요한 후처리를 최소화할 수 있습니다.
현재 Astech 3D는 전체 패턴의 약 90%를 프린트합니다. "자체 적층 제조 는 이제 '비법'이 되었습니다. 툴링 가격, 정확성, 생산 속도 및 매우 빠른 처리 시간으로 기존 작업을 수정할 수 있는 능력에서 경쟁업체를 압도할 수 있는 이점을 제공합니다."라고 Helwer는 말했습니다. 실제로 적층 제조 의 속도와 비용 이점 덕분에 Astech은 성장하면서 수익성을 개선했고, 고객에게 고품질 주조 제품을 지속적으로 제공할 수 있었습니다.
3D로 프린트한 CF ABS 펌프 케이싱 패턴 은 금형 를 사용해 도색하고, 플라스크에 장착하고, 노베이크 성형 모래를 채울 준비를 마쳤습니다.
3D 프린트된 코어 박스로 생산된 대용량 펌프 케이스 코어
Astech 직원들이 용융된 강철을 3D 프린팅 패턴으로 생산한 모래 금형 에 붓고 있습니다.
Astech 직원이 주조 펌프 케이싱에서 게이팅을 절단하고 있습니다.
