적층 제조란? 기술 및 영향에 대한 이해

"적층 제조"라는 용어의 어원은 3D 프린팅과 전통적인 "절삭" 제조 프로세스가 물체를 형성하는 방식 사이의 체계적인 대조에서 비롯됩니다. 프린터는 서로 다른 모양의 재료 레이어의 추가를 통해 작동합니다. 전통적인 제조 방법은 볼트 또는 힌지를 만들기 위해 합금의 일부 영역을 절단하는 것과 같이 재료의 감소 또는 절삭을 통해 최종 결과를 생성합니다. 기존의 절삭 제조는 느리고 비용이 많이 들며 설계 한계가 있는 것으로 악명이 높지만 적층 제조는 빠르고 저렴한 자동화 프로세스를 위한 길을 열어 주고 있습니다.

업계에서 적층 제조는 일반적으로 항상 3D 프린팅을 의미합니다. 그러나 기술적으로 말하면 3D 프린팅은 적층 제조의 하위 집합이며 몇 가지 다른 비 3D 프린팅 제조 방법을 포함합니다.

"3D 프린팅"과 "적층 제조"라는 용어는 종종 같은 의미로 사용되지만 한 가지 중요한 차이점에 유의해야 합니다. 적층 제조는 일반적으로 산업적 의미를 내포하며, 종종 제조 작업에 3D 프린팅을 대규모로 사용하는 것을 의미합니다.

업계에는 더 저렴하고 작은 규모의 3D 프린터가 많이 포함되어 있기 때문에 이러한 구분에 유의해야 합니다. 이들은 동일한 목적을 충족시키지 못합니다. 일반적으로 신규 품목을 제작하기 위한 공장으로 사용되며 실제 고부가가치 제조 애플리케이션에서 성능을 발휘하도록 설계되지는 않았습니다 .

적층 제조는 산업용 파트의 CAD 파일과 같은 디지털 입력을 가시적인 3D 객체로 변환하여 작동합니다.

1. 소프트웨어

사용자가 파트에 대한 디지털 CAD 파일을 갖게 되면 설계를 하나의 STL(표준 테셀레이션 언어) 파일로 변환합니다. STL은 3D 프린팅을 위한 글로벌 산업 표준 파일 형식입니다. STL은 3D 프린팅 소프트웨어가 분석하고 프린팅 명령으로 변환할 수 있는 파트에 대한 솔리드 바디 표현입니다.

그런 다음 사용자는 파트 설계를 하나의 STL 파일로 적층 제조 "슬라이서" 소프트웨어로 가져옵니다. 슬라이서 소프트웨어는 사용자의 다양한 파트 및 프린트 설정에 따라 STL 파일을 3D 프린터용 기계 명령 세트로 변환합니다.

API를 사용하여 3D 프린팅 소프트웨어를 ERP 또는 MES 시스템과 같은 공장 시스템과 통합하여 운영을 간소화하고 자동화할 수 있습니다.

2. 하드웨어

그런 다음 3D 프린터는 기계 명령을 사용하여 필라멘트 재료를 압출하는 패턴을 결정합니다. 프린트 헤드는 수평 (X-Y) 및 수직 (Z) 축을 가로 질러 이동하고 3D 프린팅 소프트웨어의 명령에 따라 XY 및 Z 축의 지점에 걸쳐 재료를 배치하도록 프로그래밍됩니다. 3D 프린팅 프로세스는 아래에서 위로 물체를 만들고 각 추가 수평 레이어는 이전 레이어 위에 쌓입니다. 프린팅 작업은 최상위 레이어가 완료된 후 완료됩니다.

3. 재료

플라스틱 및 복합재 3D 프린터의 경우 적층 제조는 일반적으로 필라멘트 스풀을 사용합니다. 3D 프린터는 필라멘트를 가열하여 용융 플라스틱으로 만들고 정확한 배치를 위해 매우 작은 노즐을 통해 압출 됩니다. 각 레이어 배치가 완료되면 재료가 건조되고 경화된 후 다음 레이어를 프린팅합니다.

금속을 사용한 적층 제조는 3D 프린팅 플라스틱과 다르게 작동합니다. 이러한 3D 프린팅 재료는 일반적으로 금속 분말로 제공됩니다. 이것은 금속의 용융 온도가 높기 때문입니다. 3D 프린터의 압출 시스템은 용융 금속과의 장기간 접촉을 견딜 수 없으므로 금속 압출이 불가능합니다. 따라서 금속을 적층 제조하려면 먼저 파트를 분말 형태로 프린팅한 다음 레이저링 또는 용광로에서 소결하는 것과 같은 고에너지 공정을 통해 균일한 완전 금속 파트로 변환해야 합니다.

1. 플라스틱(Plastics).

널리 사용되는 플라스틱은 고무질의 유연한 필라멘트와 같은 비용 친화적인 프로토타이핑 재료와 ULTEM™ 9085 필라멘트와 같은 고성능 열가소성 수지에 이르기까지 다양합니다. 플라스틱 재료는 일반적으로 필라멘트 스풀에 포장됩니다. 3D 프린팅에서 널리 사용되는 플라스틱은 다음과 같습니다 :

• Nylon은 충격 및 화학 물질 노출에 대한 내성이 우수한 유연하고 내구성 있는 플라스틱 소재입니다.
• PLA(폴리락트산)는 신속한 프로토타이핑에 자주 사용되는 비용 효율적인 열가소성 수지입니다.
• TPU(열가소성 폴리우레탄)는 유연하고 충격에 강한 고무와 같은 재료입니다.
• ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌)는 또 다른 경제적인 재료입니다.
• ULTEM™ 9085 필라멘트는 매우 높은 내구성, 내열성 및 내화학성이 필요한 까다로운 애플리케이션에 사용되는 고성능 열가소성 수지입니다.

2. 금속(Metals).

금속 적층 제조는 일반적으로 느슨한 분말 또는 바인더 재료와 함께 결합된 분말 형태로 제공됩니다. 인기있는 사용 가능 재료는 다음과 같습니다 :

• 17-4PH Stainless Steel은 다양한 산업 제조 애플리케이션에 사용되는 다용도의 일반 금속입니다.
• A2 & D2 Tool Steel은 열처리 후 매우 높은 경도를 제공하는 냉간 가공 공구강입니다.
• H13 Tool Steel은 고온에서 재료 특성을 유지하는 열간 가공 공구강입니다.
• Copper는 종종 열 및 전기 작업에 사용됩니다. 전통적인 금속보다 열과 전기를 더 잘 전달합니다.
• Inconel은 니켈과 크롬을 기본으로하는 초합금입니다. Inconel은 부식, 고온 및 화학 물질에 대한 내성이 필요한 애플리케이션에 사용됩니다.

3.복합재(Composite).

일부 FDM 프린터는 플라스틱과 강화 섬유를 결합한 복합 재료를 만들어 파트의 강도, 내구성, 강성 및 내열성을 향상시킬 수 있습니다. 복합재를 형성하기 위해 플라스틱과 결합된 널리 사용되는 섬유 재료는 다음과 같습니다.

• Carbon fiber는 6061 알루미늄보다 강도 대 중량 비율이 50% 더 우수하고, 인장 계수가 알루미늄과 거의 동등하며, ABS보다 24배 더 높은 강도를 가지고 있어 고강도 애플리케이션에 이상적입니다. 난연성 탄소 섬유는 항공 우주, 자동차 및 운송 산업에서 자주 사용됩니다.
• Kevlar® Aramid Fiber는 극한의 내구성, 내충격성이 필요한 애플리케이션에 이상적입니다.
• Fiberglass는 ABS보다 3배 더 강하고 11배 더 단단한 비용 친화적인 다목적 섬유입니다.
• HSHT(High Strength, High Temperature) Fiberglass는 다른 섬유에 비해 최대 200°C까지 매우 높은 온도에서 재료 속성을 유지합니다.

연속 섬유 및 3D 프린팅 복합재에서의 역할에 대한 자세한 내용은 이 기사를 참조하시기 바랍니다.

“ULTEM™ 및 9085 상표는 SABIC, 계열사 또는 자회사의 라이선스 하에 사용됩니다.

전통적으로 사용되는 다른 제조 방법과 비교하여 적층 제조는 뚜렷한 기술 및 비즈니스 이점을 제공합니다.

1. 사내 생산 부품 증가

기업에서 핵심 제조 역량을 제삼자에게 아웃소싱하면 최종 제품을 생산하는 데 필요한 툴링과 고정구, 지그에 대한 의존성이 높아지게 됩니다. 결과적으로 제조업체는 통제권을 상실하고 더 높은 비용, 일정 연장 및 투명성 저하의 대상이 되어 품질 문제 및 기타 문제를 해결하는 데 시간과 조정이 추가로 필요하게 됩니다. 사내에서 파트를 생산하면, 기업은 또한 지적 재산, 독점적 혁신 및 기타 영업 비밀을 더 효율적으로 보호할 수 있습니다.

2. 비용 효율성

적층 제조는 일반적으로 기존의 절삭 제조보다 훨씬 비용 효율적입니다. 생산 과정에서 3D 프린팅으로 툴링을 진행하면 제조업체는 매월 수만 달러를 절약할 수 있습니다. 적층 제조 플랫폼을 채택한 제조업체는 대부분 몇 달 또는 몇 주 내에 거의 즉각적으로 ROI를 얻을 수 있습니다.

3. 설계 자유도 및 유연한 프로세스

파트 제조에 사용되는 프로세스는 종종 기존 제조 프로세스가 지원하는 것의 한계에 의해 결정됩니다. 예를 들어, 절삭 기술을 사용하여 브래킷을 제조하려면 모양을 만들기 위해 구부리거나 스탬핑하면서 판금으로 시작해야 해서 불필요한 제약이 생깁니다.

적층 제조를 사용하면 이러한 단계와 제한 없이 설계를 수행할 수 있습니다. 또한 3D 프린팅은 다른 제조 기술로는 만들 수 없는 복잡한 형상을 생성할 수 있습니다.

4. 더 빠른 리드 타임

적층 제조가 도면에서 파트로 전환하는 데 걸리는 시간은 절삭 제조 공정에 소요되는 시간의 일부에 불과합니다. 3D 프린터가 존재하는 한 파트의 필요성을 인식한 후부터 구현까지의 주기를 몇 개월에서 몇 시간 또는 몇일로 단축할 수 있습니다.

5. 시장 출시 속도 향상

사내 적층 제조에 대한 액세스는 신속한 프로토타이핑을 가능하게 하여 설계 주기를 가속화합니다. 기존의 제조 프로세스를 통해 요청하고 받는 데 걸리는 시간보다 훨씬 짧은 시간에 모든 파트를 생산할 수 있습니다.

6. 전체 공급망 제어

3D 프린팅 플랫폼을 사용하면 기업이 전체 공급망을 처음부터 끝까지 제어할 수 있습니다. 제조업체는 외부 공급업체에 대한 의존도를 감소시키고 공급망 운영의 위험을 최소화할 수 있습니다.

7. 혁신 문화 구축

적층 제조 전략에 투자한 기업은 혁신에 집중하고 흥미로운 설계 문제를 해결하는 동시에 힘든 작업을 자동화하고 절삭 제조 공정에서 발생하는 불필요한 제약을 제거할 수 있는 기회를 제공합니다.

사내 3D 프린팅에 액세스할 수 있는 엔지니어는 도면 초안 작성, 구매 주문 제출, 여러 공급업체와의 입찰 프로세스 관리 같은 시간 소모적인 조달 활동에 대해 걱정할 필요가 없습니다.

적층 제조는 다양한 유형의 비즈니스에 많은 주요 이점을 제공합니다. 그러나 특정 시나리오 및 사용 사례에 대해서는 사용이 불리할 수 있습니다.

대량 생산 비용. 프린팅 파트의 단위 경제성은 소량 생산에는 유리하지만 적층 제조는 파트를 대량으로 제작할 때 단위당 비용이 더 비쌉니다.

제한된 생산량. 역사적으로 적층 제조의 채택은 속도와 빌드 크기 제한으로 인해 방해를 받아 왔습니다. 그러나 공급업체들은 이러한 요구 사항을 해결하기 위해 몇 가지 최신 3D 프린터를 도입했습니다.

소프트웨어 통합 제한. 일반적으로 업계의 소프트웨어 플랫폼은 공급업체별로 다르며 공장 및 공급업체 간 시스템과 잘 통합되지 않습니다. 일부 공급자만 공장 시스템 전반에 걸쳐 안정적인 API 통합을 제공합니다.

재료 비용. 재료는 다른 형태의 동일한 재료에 비해 3D 프린팅 가능한 형식인 경우 더 비쌀 수 있습니다. 이는 재료를 적층 제조에 친화적인 형태로 만드는 데 상당한 처리가 필요하기 때문입니다.

적층 제조 기술은 1980년대부터 상용화된 이후로 산업과 기술은 크게 발전했습니다. 초기 3D 프린터는 최종 사용 품질 수준의 파트를 만드는 기능이 부족하여 신속 프로토타이핑(Rapid Prototyping) 애플리케이션에 대한 광범위한 사용이 제한되었습니다.

오늘날의 적층 제조 플랫폼은 <3 가지 주요 면에서 이전 3D 프린터와 차별화됩니다>

• 하드웨어 기능 향상. 오늘날의 프린터는 속도, 기능, 신뢰성, 파트 강도 및 프린팅 품질이 크게 향상되었습니다.

• Industry 4.0와의 연결성. 최신 적층 제조 플랫폼은 클라우드 컴퓨팅, 데이터 분석, 사물 인터넷(IoT), 자동화 도구 및 소프트웨어 통합과 같은 Industry 4.0의 디지털 기술 제품군을 제조 프로세스 자체에 적용합니다.

• 광범위한 재료 호환성. 적층 제조 플랫폼은 이제 다양한 고성능 복합재 및 금속을 포함한 다양한 재료를 통합합니다.

• 표준. 엄선된 적층 제조 플랫폼에 대한 ISO/IEC 27001 인증으로 엄격한 데이터 보안, 개인 정보 보호, 기밀성, 무결성 및 거버넌스 표준을 준수합니다.

오늘날 광범위한 산업 분야의 선도적인 조직은 특정 제조 요구 사항을 해결하기 위해 적층 제조를 통합하고 있습니다.

• 항공우주. 주요 항공기 OEM은 운영에 적층 제조를 사용합니다. 적층 제조를 사용하면 항공기를 위한 강력하고 가벼운 최종 사용 파트를 프린팅하고 툴링을 빠르고 경제적으로 프린팅하여 공급망을 간소화할 수 있습니다.

• 소비재 제품. 적층 제조는 오디오 장비 및 전자 장치와 같은 제품의 최종 사용 생산 파트에 점점 더 많이 사용되고 있습니다.

• 치과. 치과 의사와 치열 교정 의사는 적층 제조를 사용하여 치과 모델, 의치, 리테이너, 교정기, 의치 등을 제작합니다.

• 교육. 선도적인 대학들은 차세대 과학자, 엔지니어 및 제조업체를 교육하기 위해 실험실, 메이커스페이스 및 엔지니어링 커리큘럼의 일부로 적층 제조를 구현하고 있습니다.

• 에너지. 선도적인 에너지 공급업체는 풍력 터빈의 제조 및 유지 보수를 그 어느 때보다 빠르고 쉽고 효율적으로 만드는 파트를 3D 프린팅합니다.

• 정부 및 국방. 미 공군 및 육군과 같은 연방 정부 조직은 적층 제조를 사용하여 R&D 가속화하고 원격 위치에서 미션 크리티컬한 최종 사용 파트를 프린트할 수 있는 기능으로 공급망 문제를 해결합니다.

• 산업 기계. 산업 제조업체는 적층 제조를 사용하여 맞춤형 툴링을 제작하고 시장 출시 일정을 가속화하며 다양한 유형의 공장 기계 시스템에 대한 최종 사용 파트를 프린팅합니다.

• 의료. 긴장된 공급망을 통한 생산 요구를 충족하기 위해 의료 기기 및 장비 제조업체는 지혈대 클립에서 COVID-19 개인 보호 장비에 이르기까지 모든 것을 3D 프린팅하고 있습니다.

• 과학 및 실험. 과학 제조업체 다양한 실험실 자동화 시스템용 최종 사용 파트를 3D 프린팅합니다.

모든 적층 제조 기술은 재료를 레이어별로 압출하여 CAD 설계에서 3D 객체를 제작하는 동일한 목적을 달성합니다. 그러나 이를 수행하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 다양한 적층 제조 공정은 다양한 장점과 단점을 제공합니다.

1. 용융 적층 모델링(Fused Deposition Modeling)

용융 적층 모델링(FDM®) 또는 용융 필라멘트 제조(FFF)는 빌드 플레이트에 열가소성 필라멘트를 레이어 별로 압출하여 물체를 성형하는 일반적인 적층 제조 공정입니다.

장점에는 비용 효율성뿐만 아니라 고강도, 저중량, 치수 안정성 및 내열성이 포함됩니다. 단점은 잠재적으로 이방성 파트라는 것인데, 이는 다른 방향의 강도가 고르지 않을 수 있음을 의미합니다.

2. 바인더 분사(Binder Jetting)

바인더 분사는 분말 미디어에서 파트를 제작하며, 이 미디어는 프린트 베드를 따라 레이어 별로 펼쳐져 3D 객체를 만듭니다. 재료의 각 레이어가 프린팅된 후, 액체 결합제는 다음 레이어가 프린팅되기 전에 분말을 고체 모양으로 접착시키는 데 사용됩니다.

바인더 분사 장비의 장점은 프린팅 중에 여러 개의 헤드를 사용하여 여러 공간에서 동시에 바인딩 재료를 분사하기 때문에 속도, 정밀도 및 비용 효율성이 우수하다는 것입니다. 각 빌드에서 수십 또는 수백 개의 파트를 프린팅할 수 있습니다. 단점은 다른 금속 적층 제조 공정에 비해 파트 강도가 우수하지 않다는 것입니다.

3. 광경화수지조형(Stereolithography-SLA)

SLA는 포토폴리머(빛에 민감한 액체 플라스틱)의 레이어를 경화하여 파트 또는 물체를 만드는 방식으로 작동합니다. SLA는 각 레이어를 자외선 (UV) 레이저에 노출시킵니다. 이것은 즉시 각 레이어를 경화시키거나 '양생'합니다. 각 추가 레이어는 객체가 완료될 때까지 경화되고 이전 레이어에 결합됩니다.

SLA를 통한 적층 제조는 프린팅의 정확도, 세부 사항 표현, 복잡한 형상 제작 및 장비 비용에 이상적입니다. 그러나 큰 파트는 뒤틀릴 위험이 있으며 이 과정을 통해 생성된 물체는 강하지 않습니다.

4. 선택적 레이저 소결(Selective Laser Sintering-SLS)

SLS는 또 다른 적층 제조 공정입니다. SLS는 레이저를 사용하여 미세한 분말 형태의 재료를 최종 객체에 '소결'하거나 결합합니다. 3D 프린터는 파우더 베드의 특정 지점에 레이저를 조준하여 특정 모양을 만듭니다. 소결은 재료 분말의 입자를 고체 물체에 융합시키는 원자 반응을 일으킵니다.

SLS의 이점에는 정밀도와 등방성(모든 방향에서 동일한 강도) 강도가 포함됩니다. 적층 제조에 SLS를 사용할 때의 단점은 SLS 프린터를 작동하는 데 필요한 높은 기계 비용, 유지 보수 및 숙련된 작업자입니다.

5. 다이렉트 메탈 레이저 소결(Direct Metal Laser Sintering-DMLS)

DMLS는 선택적 레이저 용융(SLM)이라고도 하는 적층 제조 기술입니다. SLS와 유사하게, 각 레이어는 공간 내의 특정 지점에서 파우더 베드에 레이저를 조준하여 형성됩니다. 각 레이어가 완료되면 프린터는 다음 레이어를 위해 파우더를 펴고 프로세스를 반복합니다. 그러나 SLS와 달리 DMLS는 입자를 완전히 녹입니다.

DMLS의 장점에는 안정적인 기계적 및 재료적 속성, 광범위한 재료 가용성 및 성공적인 프린팅 후 결과의 반복성이 포함됩니다. DMLS와 함께 적층 제조를 사용할 때의 단점은 장비 구매 및 작동의 어려움입니다. DMLS 프린터에는 숙련된 작업자, 부가적인 지원 기계(예: EDM 기계) 및 분말 재료의 신중한 관리가 필요합니다. 또한 정확하고 기능적인 파트를 프린팅하려면 일반적으로 시행착오 프로세스가 필요합니다.

6. 금속 용융 필라멘트 제조(Metal FFF)

한 번에 한 레이어씩 파트 모양으로 만든 플라스틱 결합 금속 분말로 시작합니다. 그런 다음 파트를 디바인딩 용액으로 세척하고 소결로에서 소결하여 플라스틱 바인더를 연소시키고 금속 분말을 함께 확산시킵니다.

ADAM 사용의 이점에는 광범위한 재료 가용성, 비용 효율성, 정확성 및 결합 분말 사용이 포함됩니다. 느슨한 분말을 사용하는 다른 금속 적층 제조 공정과 비교하여 결합 분말은 더 안전하고 사용하기 쉽습니다. 이 적층 제조 공정의 잠재적인 단점(그러나 잠재적인 이점)은 제작된 파트가 삼각형 모양으로 내부가 채워져 있어 완전한 고체가 아니라는 것입니다. 결과 파트는 완벽한 밀도를 갖지는 않지만 무게가 상당히 가볍습니다.

7. 마스크 투영 이미지 경화(Digital Light Processing-DLP)

DLP는 SLA와 유사하게 작동합니다. 이 프로세스의 한 가지 주요 차이점은 각 레이어를 통한 레이저 추적으로 각 미디어 레이어를 경화하는 대신 DLP 프린터는 투영된 광원을 사용하여 전체 레이어를 한 번에 경화한다는 것입니다.

DLP의 이점에는 복잡한 설계를 정확하게 생성할 수 있는 속도와 용량이 포함됩니다. 제한 사항에는 프린팅 과정에서 심한 냄새가 나고 큰 파트는 뒤틀릴 위험이 있습니다.

8. 지향성 에너지 증착(DED)

금속 공급 원료(분말 금속의 금속 와이어로 구성됨)와 레이저로 파트를 제작합니다. 이 프로세스는 다축 로봇 팔에 장착된 노즐을 사용합니다. 결과적으로 재료는 거의 모든 각도에서 증착될 수 있습니다. 그런 다음 일단 증착되면 금속 공급 원료를 레이저 또는 전자빔으로 녹입니다.

DED의 이점에는 다른 프로세스보다 더 큰 금속 파트를 만들 수 있는 기능과 기존 파트를 수리하기 위해 재료를 추가할 수 있는 기능이 포함됩니다. 단점은 높은 장비 비용, 숙련된 기술자의 필요성, 분말 매체 취급을 위한 전용 공간, 정확도 향상을 위해 필요한 후처리 등입니다.

9. 전자빔 용융(EBM)

EBM은 자기장에 의해 유도되는 고에너지 전자 빔으로 분말 금속을 레이어 별로 녹입니다. 제작은 진공 챔버에서 이루어집니다.

EBM의 이점에는 속도, 정확성 및 생산하는 파트의 강도가 포함됩니다. 단점은 각 프린터를 작동하기 위해 숙련된 기술자가 필요하다는 것입니다.

10. 멀티젯 프린팅(Multijet Printing-MJP)

멀티젯 프린팅(MJP) 또는 재료 분사(MJ)는 각 레이어의 모양으로 광반응성 물질의 물방울을 증착하는 적층 제조 공정입니다. 각 레이어 적층 후에 프린터는 UV (자외선)를 적용하여 재료를 응고시킵니다.

장점은 서로 다른 프린트헤드가 단일 레이어 내에서 다른 재료를 분사할 수 있기 때문에 여러 재료 및/또는 색상으로 구성된 파트를 프린팅하는 기능을 포함합니다. 단점은 프린팅된 파트의 강도와 내구성을 포함합니다.

공급망 부족만큼 오늘날 제조 운영을 심각하게 위협하는 것은 없습니다. 최근에는 공급망 부족 현상이 전 세계적으로 발생하고 있으며 기업은 필요한 파트를 조달하는 데 전례 없던 수준의 어려움을 겪고 있습니다. 필요한 파트를 사내에서 직접 신속하게 제작할 수 있는 능력이 없으면 외부로부터 파트를 제작, 배송, 운송, 수령하는 데 시간이 많이 소요되므로, 얼마만큼 걸리든 제조 작업이 쉽게 중단될 수 있습니다. 이 상태로 종종 몇 달이 흘러갑니다.

현장 적층 제조에 대한 액세스를 통해 기업은 공급망을 완전히 제어할 수 있습니다. 다양한 지리적 위치에 개별 프린터를 배치할 수 있습니다. 그런 다음 클라우드 기반 디지털 인벤토리에 저장된 파트를 프린팅하도록 네트워크 내 3D 프린터로 보낼 수 있습니다. 올바른 파트를 필요할 때 요긴하고 정확한 위치에서 신속하게 프린팅할 수 있으며 기존 제조 방식과 비교하면 리드 타임이 훨씬 짧습니다. 기계 가공해야 하는 파트의 경우 적층 제조 시스템을 사용해 신속하게 프로토타이핑하면 엔지니어는 몇 달 후에 기계 가공된 파트를 최종적으로 받았을 때 예상대로 작동하리라 확신할 수 있습니다.

기업이 적층 적층 제조를 사용하여 리드 타임을 대폭 감소시키고 단위 경제성을 향상시키며 필요한 시점에 제조하여 공급망을 재창조하는 방법에 대한 내용은 이 기사를 확인하시기 바랍니다.

오늘날 적층 제조는 불과 5-7년 전보다 훨씬 더 효과적인 제조 기술입니다. 3D 프린팅 장비의 속도, 출력 및 신뢰성이 크게 향상되었다는 2 가지 이유가 있으며, Industry 4.0 기술의 개발은 인간이 이러한 기계와 상호 작용하는 방식을 변화시켰습니다.

간단히 말해서 Industry 4.0은 제조 산업의 광범위한 디지털화로 설명할 수 있습니다. 이 용어는 데이터 및 분석, 인공 지능(AI), 클라우드 컴퓨팅, 사물 인터넷(IoT), AR/VR 및 자동화와 같은 기술의 산업적 사용과 "스마트 팩토리" 개념에서 응집력 있는 역할을 요약합니다.

적층 제조는 파트 설계 및 생산을 디지털화하고 제작을 자동화하는 Industry 4.0의 기본 기술입니다. 그러나 Industry 4.0 제품군의 다른 기술을 적층 제조 기술에 적용하면 인간이 3D 프린터를 사용하는 방법과 업계의 자동화의 미래가 바뀌고 있습니다.

1. 빅 데이터(Big Data)

많은 '스마트' 3D 프린터는 제조 과정에서 정보를 수집하고 클라우드에 많은 양의 데이터를 저장하는 데이터 수집 허브이기도 합니다. 이 데이터는 AI에 의해 의사 결정을 자동화하고 보강하며 프린트를 개선하는 데 사용됩니다.

2. 인공 지능(Artificial Intelligence)

3D 프린터는 제조 공정에서 AI를 적용하여 다음과 같은 다양한 이점을 얻을 수 있습니다.

• 프린팅 속도와 품질을 개선하기 위한 하드웨어 최적화
• 인간의 의사 결정 강화, 어떤 파트가 가장 큰 비즈니스 가치를 창출하고 어떤 특정 파트가 다양한 적층 제조 기술을 통해 프린팅하기에 가장 적합한 후보인지 파악
• 툴링 지그 또는 고정 장치 자동 생성
• 파트가 프린팅되기 전에 특정 하중에서 어떻게 작동하는지 시뮬레이션

3. 클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing)

클라우드 컴퓨팅을 사용하면 조직에서 디지털 인벤토리에 파트 파일을 저장하고, 네트워크에 연결된 모든 3D 프린터로 프린팅하고, 소프트웨어 업데이트를 자동으로 업데이트하고, 프린터의 AI 기반 기능에 액세스할 수 있습니다.

4. 데이터 분석(Data Analytics)

데이터 분석은 제조업체에 프린팅 시간, 사용량 메트릭, 재료 소비, 주당 업로드되는 파트 등과 같은 적층 제조 사용에 대한 통찰력을 제공합니다.

2022년 5월, 바이든 행정부는 미국에서 "Additive Manufacturing Forward(AM Forward)" 이니셔티브를 발표했습니다.

이 프로그램은 오늘날의 고급 적층 제조 기술을 사용하여 미국 제조업체의 공급망 탄력성을 개선하는 것을 목표로 합니다.

GE Aviation, Raytheon, Siemens Energy, Lockheed Martin, Honeywell, Boeing 및 Northrop Grumman과 같은 7 개의 대형 미국 제조업체는 중소 공급 업체에서 적층 제조 (AM) 채택을 가속화하기로 합의했습니다. 이를 달성하기 위해 제조업체는 적층 제조 파트의 사용을 늘리는 동시에 기술 지원, 교육 및 구현 지원을 제공할 것입니다.

제조 조직이 적층 제조를 사용하여 공급망을 개선하는 방법에 대한 자세한 내용은 이 기사를 참조하시기 바랍니다.