[첨단 헬로티]
적층제조(AM) 기술의 설계와 제조의 자유는 회사와 조직에 제품, 공정, 수익을 향상시킬 수 있는 기회를 창출한다. 특히 금속 적층제조는 보건 및 항공우주와 같은 규제가 엄격한 산업에서 고부가가치의 중요한 부품과 구성 요소를 생산하며, 계속해서 그 가치를 입증하고 있다.
금속 적층제조로 실현하는 혁신 가속화
에너지 업계는 변화에 내재한 위험을 완화하는 동시에 적층제조의 고유한 이점을 활용하는 방법을 찾고 있다. 인력 확보, 품질 보증, 검증 및 공정 제어와 같은 중요한 주제는 혁신을 시작하기 위해 금속 적층제조 기술의 구현을 가속화 하는 방법에 대한 질문으로 이어진다.
이하 내용에서는 3D시스템즈가 반복적이고 검증된 고품질의 금속 3D프린팅 부품을 얻고, 모든 단계에서 금속 AM 프로세스를 검증 및 제어해 구현에 들이는 시간을 줄임으로써 빠른 목표 달성 및 모범 사례 적용을 지원하는 방법을 안내한다.
이는 부품을 제조하고 고객 교육과 엔지니어링 서비스를 제공하는 시설인 글로벌 고객 혁신 센터(CIC)의 전문가팀을 통해 이뤄진다.
▲적층제조는 고부가가치 공정으로, 적절히 활용했을 때 경쟁 우위를 제공한다.
주요 응용 분야를 위한 AM의 가치 실현
적층제조는 고부가가치 공정으로 이를 적절히 구현하는 이들에게 엄청난 경쟁 우위를 제공한다. 기존 설계 및 제조상의 한계로부터 자유로운 적층제조는 뛰어난 성능의 부품, 가벼운 무게, 향상된 효율성을 달성할 새로운 기회를 제공한다.
이는 성과를 개선하고 경제적 능력을 향상할 수 있다는 말과 같다. 이러한 이유로 금속 적층제조는 규제 산업에서 복잡한 파트와 어셈블리를 생산하는데 점점 더 널리 사용되고 있다.
이미 국방 및 우주 산업에서는 수작업에 들이는 노력을 줄이고, 과거 결합 영역을 제한하거나 제거하기 위해 기존 어셈블리가 통합되고 있다. 보건 분야에서 적층제조 기술은 의료 기기 회사가 뼈의 내성장을 촉진하는데 최적화한 정형 장비를 생산하도록 돕기도 한다.
적층제조 기술을 사용해 최적화 한 부품을 생산하기 위해서는 처음부터 끝까지 최상의 설계 접근 방식을 염두에 둬야 하며, 작업 과정을 철저히 분석해 목표를 달성하는 데 효과적인 전략을 세워야 한다. 이러한 전략은 부품의 최종 기능뿐 아니라 적층제조 프로세스와 후처리 작업까지 최적화 한다.
성공적인 금속 프린트 부품을 만들려면, 부품 제작 크기, 부품 방향, 사용하는 기술 등 최종 결과에 영향을 미치는 모든 측면을 고려해야 할 필요가 있다.
적층제조를 활용한 설계의 구석구석을 알아보는 과정은 그 자체로 하나의 공정이며, 이점은 응용 분야에 전에 없이 새로운 기능성과 생산성과 혁신을 가져다줄 수 있다는 것이다.
지식 격차 해소 : 구현을 이끄는 주요 과제
부품 설계 프로세스와는 별도로 적층제조 생산 워크플로를 점검하고 검증하는 과정이 있다. 이러한 소개조차 따라가기 버겁다면, 이는 금속 적층제조에 대해 전무한 경험에서 비롯된 조직 내 지식 격차 때문일 것이다.
▲지식 격차는 존재할 수 있으나 해소하지 못할 경우 효율적인 통합을 늦춘다.
지식 격차는 흔한 일이지만, 이를 해소하지 못할 경우 효율적인 통합을 늦추는 원인이 된다. 많은 사람이 새로운 기술에 투자하기에 앞서, 기술이 자사에 유용할지, 프로세스를 이해하고 제어하며 검증할 수 있을지 아는 게 중요하다.
적층제조 기술의 생소함을 고려하면, 이는 상황을 더욱 까다롭게 만든다. 적층제조 기술을 사용하기 전에 이해해야 하는데, 사용하기 전에는 이를 완벽히 이해하기 어렵다.
다행히도 이 기술을 습득하고 구현의 불편함을 줄이는 체계화 한 방법이 있다. 이는 적층제조 기술 초보자와 전문가 간의 협력 파트너십을 통한 지식 및 기술 이전으로 이뤄진다. 이를 통해 관심사와 역량 사이의 격차를 해소함으로써 혁신의 길을 가속화할 수 있다.
적층제조 기업인 3D시스템즈의 경력은 프로세스 관리를 위한 공정 특성화, 위험 관리 및 분석, 모범 사례에 대한 풍부한 경험이 있다는 사실을 대변한다. 지난 수십 년 동안 당사는 DMP(Direct Metal Printing) 기계를 설계해 워크플로 및 프로세스 최적화를 겸해왔다.
이뿐 아니라 보건, 항공우주 및 에너지 등 규제 산업에서 사용할 검증된 금속 부품을 셀 수 없이 생산하며 자체적으로 지식 및 제조 경험을 쌓았다.
풍부한 경력을 자랑하는 적층제조 전문가팀은 효율적인 장비 검증 프로토콜을 개발해왔으며, CIC에서 고객에게 응용 분야 개발을 비롯해 심화 교육과 엔지니어링 서비스를 제공하고 있다.
글로벌 공인 시설인 CIC는 3D시스템즈 고객의 응용 분야에 대한 구체적이고 정확한 요구 사항을 지원하고자 만들어졌다. 3D시스템즈 CIC의 참여는 먼저 고객의 요구와 의도를 깊이 있게 이해함으로써 이뤄진다.
이를 통해 더 나은 결과, 더 빠른 시장 출시를 가능케 하는 설계 및 인프라 프로토콜의 구현을 권고하고 도울 수 있다.
참여자는 설계 타당성 연구나 대량 제조 주문을 완수하는 것부터 지식 및 기술 이전을 통해 자체 시설에 모범 사례를 신속하게 적용하는 것까지 구체적인 필요에 맞게 3D시스템즈의 CIC와 협력할 수 있다. 고객의 응용 분야에 대한 지속적인 업무와 지원으로 당사 엔지니어들은 가능한 한 최신이며, 생산적인 프로세스를 보장한다.
적층제조 생산 워크플로 구축 및 자격 검증을 위한 파트너십
10년 이상 누적된 데이터와 전면적인 금속 적층제조를 활용할 수 있다면, 검증 가능한 적층제조 프로세스를 설정하는 작업은 훨씬 빠르고 간단해진다. 절차가 간소화 하면, 들이는 시간을 상당히 줄일 수 있어 비용을 절약하고 수익을 보다 빨리 창출한다.
3D시스템즈는 전문가 컨설팅 및 당사 시설을 사용한 생산부터 완전한 협업으로 응용 분야 개발 및 고객 시설로의 기술 이전까지 다양한 역할을 수행하는데 익숙하다. 다시 말해 적층제조에 대한 고객의 경험과 지식이 전무한 상황에서도 숙련된 인력과 함께 언제나 완벽한 자신감을 쌓도록 돕는다.
3D시스템즈 CIC와 협력하는 일은 전문가의 조언과 함께 산업 지식을 활용해 프로세스를 제어하고 특성화를 구축할 수 있다는 의미다. 3D시스템즈의 엔지니어들은 기술 이전을 통해 고객과 협력해 적층제조 습득 및 적용 경험을 지원하고 가속화 하도록 검증 전략 및 테스트 캠페인을 설계한다.
적층제조 구현을 향한 CIC 접근 방식은 3D시스템즈의 입증된 제품 프로토콜을 활용해 불확실성을 없애고, 검증된 적층제조 부품을 탄생시키는 능률적인 경로를 촉진한다. 이 프로토콜은 다음의 단계로 구성된다.
▲3D시스템즈 CIC는 먼저 고객의 요구를 깊이 있게 이해하는데 초점을 맞춘다.
1. 프로세스 흐름 개발과 제어
3D시스템즈의 초기 구현 단계에서는 당사 전문가팀이 함께 프로세스 흐름을 수립하고 관리한다. 이 단계는 보정, 유지 보수 및 운영 교육과 같은 필수적인 측면과 파우더 핸들링, 파우더 혼합 및 프로세스 특성화를 비롯한 적층제조 프로세스의 주요 사항으로 구성된다.
위험을 분석하고 관리하는 것 역시 포함되며, 이는 이후 진행되는 모든 단계의 밑바탕이 된다. 이 워크플로는 디지털적으로 이뤄지므로, 소프트웨어 검증 또한 사용되는 모든 소프트웨어 기능의 적절하고 예측 가능한 기능성을 보장하기 위한 핵심 단계다.
2. 프로세스 검증
프로세스 검증은 설치, 운영, 성과라는 세 가지 핵심 요건으로 구축된다. 설치 검증(IQ)이 이뤄지는 동안, 3D시스템즈는 SAT와 FAT를 모두 통과하도록 기계가 올바르게 설치됐는지 교육, 작업 지침 및 유지 보수와 같은 측면들이 제대로 구축됐는지를 확인한다.
운영 검증(OQ)은 프로세스를 통해 최고치와 최저치는 물론 그 사이의 모든 공정 파라미터에서 예상 결과를 산출하고 있는지를 철저하게 점검하는 절차다.
또한, 일반적인 생산 환경에서 다양한 공정 파라미터가 상호 작용하는 과정, 발생할 수 있는 변수와 이를 제어하는 방법을 깊이 있게 이해하도록 돕는 실험 설계를 포함한다. 마지막으로, 제품 검증(PQ)으로 일련의 고유한 제작에 대해 예측 결과와 반복성을 보장한다.
3. 제품별 검증
프로세스 검증을 마친 후, 3D시스템즈는 제품별 검증 또는 부품 인증을 지원한다. 여기서 확립된 적층제조 프로세스가 응용 요구 사항에 기반해 유용한 부품을 생산하는지 확인한다. 부품을 검증하는 방법은 최종 사용 용도와 설계 및 제작의 세부사항에 따라 달라질 수 있다.
3D시스템즈는 당사가 개발했거나 개발을 도운 모든 응용 분야에 대한 설계 접근 방식으로 품질을 보장한다. 이런 접근 방식을 사용하면 설계와 응용, 공정의 관점에서 부품의 위험을 사전에 파악하고 해소할 수 있다.
3D시스템즈 전문가팀의 철저하고 입증된 표준으로 전략을 실행하고 나면, 부품 검증 단계에서는 성과 테스트와 비파괴 테스트만 남게 된다. 필요할 경우 부품 요건 및 생산량에 따라 파괴 테스트 역시 수행될 수 있다.
4. 생산
프로세스와 부품의 유효성이 검증되면, 해당하는 규제 기관에 응용을 제출하거나 생산할 준비가 완료된다. 지난 10년간 3D시스템즈는 산업 전반의 규제 및 철저한 기준 속에서도 수백의 고객이 부품을 검증하도록 도움을 줬다.
인증을 마무리했다면, 몇 가지 방법으로 제품을 출시할 수 있다. 소량의 부품이 필요해 응용 분야가 여전히 개념 증명 단계에 있거나 기업이 자체 장비 및 인력에 투자할 준비가 되지 않은 경우, 3D시스템즈나 공인 파트너가 생산을 완수할 수 있다.
기업이 스스로 작업을 수행할 준비를 마쳤다면, 3D시스템즈 전문가팀은 기술 이전을 통해 내부 팀을 교육하고 속도를 높일 수 있도록 지원한다.
