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운전석에서: 3D 프린팅과 자동차 산업

적용 분야

차량 설계 및 제작은 말 그대로, 그리고 비유적으로 움직이는 많은 부품을 저글링하는 일입니다. 제조 또는 설계 과정에서 작업에 비효율적으로 접근하면 추가로 시간과 돈을 쓰게 됩니다.

이러한 상황이 지속적으로 발생하는 것은 특히 생산으로 인해 분당 420,706달러의 비용이 발생할 수 있는 산업에서는 지속 불가능합니다. 그래서 자동차 기업들이 3D 프린팅으로 눈을 돌리고 있는 것입니다. 이 기술을 사용하면 기능성 프로토타입, 지그, 도구와 같이 생산 공정의 효율성을 높이는 데 사용되는 도구 및 부품을 설계해서 프린트할 수 있습니다.

맞춤형 도구와 지그

성능의 첨단을 달리는 3D 프린팅은 차이를 만들어 내고 있습니다. Van Amersfoort Racing은 여러 F3 및 F4 결승전에 출전하는 팀으로, 탄소 섬유로 강화된 재료를 사용해 3D 프린트한 도구와 지그 덕분에 엔지니어와 정비사들은 차를 빠르게 준비하고 튜닝할 수 있습니다. 10분의 1초는 대단해 보이지 않는 시간이지만 고성능 모터스포츠에서는 큰 차이를 만들어 냅니다.

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비디오 시청

 Ford 와 Volkswagen Autoeuropa가 운영하고 있는 것과 같은 자동차 파일럿 공장에서는 새로운 차량 모델이 소규모 생산 라인에서 생산되며, 대량 생산에 들어가기 몇 년 전에 생산되는 경우도 있습니다. 이러한 환경은 빠르게 변화하며, 업계의 최첨단에 있는 경우가 많습니다. 이 공장에서 일하는 엔지니어에게는 여유 시간은 없지만, 특정 차량의 특정 작업을 수행하는 데 사용할 맞춤 도구와 지그는 다양하게 필요합니다. 일례로 Ford Focus에서만 50가지 이상이 필요합니다.

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비디오 시청 – Ford

신속하고 저렴한 반복작업을 위해, 그리고 생산 라인의 효율성 유지를 위해 Ford와 Volkswagen Autoeuropa 은 3D 프린팅을 활용하여 엔지니어가 도구와 지그 생산을 제어하도록 했으며 그 결과 가장 중요한 고품질 차량의 설계 및 생산에 사용할 시간과 에너지를 확보할 수 있었습니다.

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비디오 시청

“프로토타입 차량에 도구를 사용하기 때문에 도구는 대부분 여기에서 설계합니다”라고 Ford의 리서치 엔지니어인 Raphael Koch는 말합니다. “그러니 도구를 테스트하는 것도 가능합니다. 도구가 제대로 작동한다면 파일을 현지 공장으로 보내며, 거기에서는 차량의 대량 생산을 위해 복제할 수 있습니다.”

반복적인 프로토타입

차량과 자동차 부품은 생산 라인에서 탄생하지만 전통적으로 비용과 시간이 많이 드는 반복작업 과정인 프로토타이핑을 통해 확정됩니다. 하지만 3D 프린팅으로 나아가기로 한 기업들은 기술로 워크플로를 개선할 수 있으며 기술이 생산의 필수 요소가 될 수 있다는 사실을 발견하고 있습니다.

Audi, BMW 같은 고성능 차량의 차량용 흡기 시스템을 개발하는 Eventuri도 그러한 회사 중 하나입니다.  Ultimaker 2+ 와 Ultimaker 2 Extended+ 프린터를 사용하여 Eventuri 는 기존의 비용과 시간을 일부만 들이고도 흡기 덕트 프로토타입을 설계, 제작, 반복, 테스트할 수 있게 되었습니다.

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BMW M4를 위해 Eventuri에서 설계한 흡기 덕트

“3D 프린팅 덕분에 설계를 바로 잡고 완벽한 솔루션을 확보할 수 있는 유연성을 갖출 수 있게 되었습니다”라고 Eventuri의 창업자인 Bilal Mahmood는 말합니다.  

최종 사용 부품

뉴욕 소재 기업인 Tucci Hot Rods 는 맞춤식 차량 개조 과정에서 3D 프린팅을 한 단계 더 업그레이드했으며, 그 결과 생산 비용의 약 90%를 절감하는 동시에 평소 속도의 3배에 가까운 속도로 작동할 수 있게 되었습니다.

“3D 프린팅 기술을 사용하지 않았다면 [부품은] 외부 기계 정비소에서 수치 제어되어야 했을 것이고, 이 지난한 공정으로 인해 외주와 관련된 긴 리드 시간을 계산해야 했을 것입니다”라고 Tucci Hot Rods의 디자이너인 Dom Tucci는 말합니다.

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2016 SEMA 쇼에서 선보인 Ford Fiesta ST

Tucci는 Ultimaker 프린터 를 대략적인 목업부터 맞춤 차량에 사용되는 최종 부품에 이르기까지 모든 것에 사용하고 있습니다. 일례로 Tucci Hot Rods가 라스베가스에서 열린 2016 SEMA 쇼에서 선보인 Ford Fiesta ST의 경우 후미등 부분과 대시보드, 기타 구성 요소가 3D 프린트된 것이었습니다.

제조 공정을 혁신하는 3D 프린팅에 관해 자세히 알아보고 싶으십니까?

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