적층 가공의 10가지 주요 이점

작성자: Mike Gayette
  • 12/13/2019
  • 실시간 : 4분
Complex metal part produced with additive manufacturing.

아직 적층 가공(AM)을 사용해보지 않으셨다면 지금 바로 사용해 보십시오.

하루가 다르게 발전하고 있는 혁신적인 AM을 사용하시면 더 낮은 비용으로 더욱 효율적으로 장비를 이용할 수 있습니다. 신소재로 제작된 부품은 전통적인 방식으로 제작된 부품의 성능에 뒤지지 않으며, 오히려 더 뛰어난 경우도 있습니다. 또한 새로운 3D 프린팅 제품에 대한 대중의 관심과 수요도 갈수록 증가하고 있습니다.

한 마디로, AM을 사용하지 않는 기업은 해당 기업은 물론이고 그 고객까지 AM의 엄청난 이점을 누리지 못하게 됩니다. 아래에서 AM을 도입해야 하는 다양한 이유를 살펴보시기 바랍니다.

1. 진입 비용의 꾸준한 감소

새로운 제조 방식을 도입하려면 막대한 초기 자본 투자가 필요하지만, 적층 가공에는 해당되지 않습니다. AM 진입 비용은 꾸준히 감소하고 있습니다. 산업용 프린터는 가격대가 저렴한 편이며 일반적으로 사용되는 재료 또한 마찬가지입니다. 물론, 특수 방식과 재료를 사용한다면 더 많은 비용이 들겠지만 대부분의 경우에는 쉽게 이용할 수 있습니다.

2. 재료 낭비 감소 및 에너지 절약

3D 프린팅의 가장 큰 특징은 부품이 완전히 생성될 때까지 체계적으로 재료를 추가하는 방식으로 프린팅된다는 점입니다. 가장 먼저 재로의 기본 레이어를 쌓은 다음 부품이 완성될 때까지 레이어를 계속해서 추가해 나갑니다. 프린팅하는 동안 부품을 지탱하는 데 사용되었던 버(burr) 또는 지지대를 제거해야 할 수도 있지만, 전반적인 폐기물 발생량이 매우 적습니다. 또한 제조에 사용되는 부품을 통합하여 에너지와 재료 비용을 절감할 수 있습니다.


최적화된 적층 가공을 위해 프린트 트레이 어셈블리에 여러 부품을 배열할 수 있습니다.
단일 프린트 트레이 어셈블리에 여러 부품이 중첩되어 시간과 재료 비용이 절약됩니다.

3. 프로토타입 제작 비용 절감

적층 가공 덕분에 이제 더 낮은 비용으로 더 빠르게 래피드 프로토타입을 제작할 수 있습니다. CNC 밀링의 경우 설치 비용이 상당히 높은 편이며, 절삭 공정을 거치면서 재료 비용도 늘어납니다. 이에 비해 AM 프로토타입 제작에 드는 비용은 상대적으로 저렴합니다.

또한 적층 가공을 사용하여 반복적으로 테스트하면 절감 효과가 더 커집니다. 필요한 대로 설계를 조정한 후 부품을 새로 프린팅하면 업데이트된 설계가 요구사항을 충족하는지 여부를 거의 즉각적으로 확인할 수 있습니다.

4. 소규모 생산 시 더 빠르고 적은 비용으로 제작 가능

단일 기본 부품이 10,000개 이상 필요한 경우에는 몰드를 사용하는 것이 유리합니다. 그러나 같은 부품이 몇 개만 필요할 경우에는 프린팅하는 것이 더 빠를 수 있습니다. 설계 파일, 프린터 그리고 재료만 있으면 되기 때문입니다. 소량 제품의 경우 속도와 경제성 측면에서 적층 가공을 능가하는 것은 없다고 볼 수 있습니다.

따라서 소량씩 제조하는 업체들은 AM으로 큰 이점을 누릴 수 있을 것입니다.

한 그룹의 프린터에서 자동차 부품을 생산합니다.
소량의 자동차 부품을 제조하는 3D 프린터

5. 보유재고(OH)의 필요성 감소

기존의 제조 방식에서는 부품을 미리 제작하여 다량의 재고를 확보한 후 교체가 필요할 경우에 창고에서 재고를 가져와야 했습니다. 그런데 리콜이 발생하거나 설계가 업그레이드되면 기존의 재고는 고스란히 폐기 처리될 수밖에 없습니다.

적층 가공을 사용하면 재고를 가상의 형태로 보유할 수 있습니다. 제품 수명 주기 전체에 걸쳐 부품 정보를 클라우드에 보관하고 필요 시 프린팅할 수 있습니다. 따라서 창고 공간이나 재고 관리 인력이 필요하지 않고, 노후 부품이 쌓이지 않으므로 회사의 재정 책임자도 반길 것입니다.

6. 레거시 부품을 보다 쉽게 재생성 및 최적화

창고에 재고를 비축하는 방식으로 운영 중인 경우에 만약 필요한 레거시 부품이 없다면 어떻게 하시겠습니까? 설상가상으로, 그 부품을 제조하는 데 사용한 장비가 이미 수년 전에 폐기되었다면 어떨까요? 고객의 신뢰를 잃게 되면 반복되는 세일즈와 충성도에도 타격을 입을 수 있습니다.

이러한 상황에 대한 해결책이 바로 AM입니다! 클라우드 PLM 등을 통해 필요한 부품의 사양이나 파일을 간단하게 가져오기만 하면 3D 프린터로 다시 제작할 수 있습니다. 이처럼 가상의 부품 재고로 전환하면 최종 사용자에게 불편함을 주지 않고도 기존의 실제 재고를 더 빠르게 단계적으로 없앨 수 있습니다.

7. 부품 신뢰도 개선

이전 부품을 다시 만들기로 했다면 이제 재료 옵션을 다시 검토할 필요가 있습니다. AM에 사용 가능한 중합체, 금속 및 복합체의 종류는 해마다 늘어나고 있습니다. 따라서 만족스럽지 못했던 부품을 더 강력한 성능의 부품으로 업그레이드할 수 있습니다. 필요할 때마다 더 믿을 수 있는 부품을 재생성하는 것만으로도 향후 지원 요청 건수를 줄이고 재작업 비용을 절감할 수 있습니다.

8. 어셈블리를 단일 부품으로 통합

기존의 복잡한 부품을 제조하기 위해서는 추가적인 제조 단계를 거쳐야 하며 사용되는 재료와 인건비도 증가합니다. 부품을 생성하고 조립하는 데 드는 시간이 길어지고 재고도 늘어납니다. 그러나 이보다 더 좋은 방법이 있습니다. 적층 가공을 사용하면 어셈블리를 단일 부품으로 프린팅할 수 있으므로 처음부터 끝까지 비용과 시간을 절약할 수 있습니다.

적층 가공을 사용하여 금속 기어를 단일 부품으로 프린팅할 수 있습니다.
이미지: 적층 가공을 사용하면 여러 개의 이동 가능한 부품을 한 번에 프린팅할 수 있으므로 조립에 드는 시간과 재료를 절약할 수 있습니다.

9. 새로운 AI 기반 설계 방식에 대한 고유한 지원

최근 설계 엔지니어들은 인공 지능 기반의 제너레이티브 설계를 활용하여 제품을 만들기 시작했습니다. 제너레이티브 설계에서는 치수, 재료 및 제조 방법 등 부품에 대한 제약 조건을 설정하기만 하면 해당 조건을 충족하는 여러 설계 대안을 도출할 수 있습니다. 그 결과, 설계자들은 완벽한 설계를 위한 반복 작업에 쏟는 시간을 줄여 엔지니어링에 더 많은 시간을 할애할 수 있습니다.

적층 가공은 유기적인 형태를 쉽게 생성할 수 있기 때문에, 제너레이티브 설계 엔진은 사양을 준수하면서 일반적으로는 쉽게 생각하지 못하는 참신한 설계를 제안할 수 있습니다.

 


10. 격자 구조에 대한 고유한 지원

잠자리 날개와 같은 격자는 가볍고 튼튼하며 전통적인 제조 방법으로는 만들기 어렵습니다. 그러나 AM은 복잡하고 튼튼하며 적은 재료를 사용하는 격자 구조를 고유한 방식으로 지원합니다.

단일 솔리드 부품의 경우 사출 몰딩이 유용합니다. 그러나 여기에 격자가 사용된다면 얘기가 달라집니다. 가공이야 가능하긴 하겠지만 여러 각도에서 재료를 제거해야 하므로 비용이 만만치 않습니다.

이러한 상황에서는 적층 가공이 제격입니다. 특히 앞에서 언급한 AI 기반 기술과 함께 사용한다면 더욱 탁월한 효과를 얻을 수 있습니다. 이러한 기술을 함께 사용하면 최소한의 무게와 재료 비용으로 강화된 부품과 어셈블리를 제작할 수 있으며, 궁극적으로 향후 제작 비용과 지원 비용을 모두 절감할 수 있습니다.

격자는 부품을 경량화하면서 강도를 최적화합니다.
격자 구조를 사용하면 부피가 큰 부품에 대한 경량 설계가 가능해 더 가벼우면서도 강도는 그대로 유지하는 부품을 제작할 수 있습니다.

무료 체험판 사용하기

설명은 여기까지입니다. 적층 가공을 도입하면 이러한 10가지 주요 이점에 힘입어 고품질 제품을 생산하고 제품 및 서비스에 대한 고객의 만족도를 높일 수 있습니다. 적층 가공 설계는 생각보다 더 간단하고 저렴합니다. PTC가 제안하는 다양한 팁과 아이디어가 적층 가공 여정을 시작하는 데 도움이 되길 바랍니다.

 

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Tags:
  • CAD
  • Retail and Consumer Products
  • Additive Manufacturing

작성자 소개

Mike Gayette

Mike Gayette is a marketing professional and freelance writer based in North Dakota. He writes about engineering software, marketing technology, customer service, and team building. He also spends time at the local humane society as a dog walker and cat entertainer.