[칼럼] 적층제조 채택을 가속화하는 것은 산업 전반의 책임
프로토타입을 넘어선 3D 프린팅
대량생산으로 나아가는 과정
지금 나에게 “현재 적층제조(AM) 산업의 상태는 어떻습니까”라고 묻는다면, 내 대답은 매우 긍정적일 것이다. 여러 면에서 지금이 가장 강력한 시기라고 할 수 있다.
하지만 여전히 우리 산업이 더 나아갈 수 있는 부분이 많다. 단순히 몇몇 제조업체가 이 기술을 채택하는 것뿐만 아니라, 그들이 이를 사용하는 목적과 시기에 있어서도 더 발전할 수 있다. 좋은 소식은 3D 프린팅이 이미 잘 알려져 있고 확립되어 있다는 것이다. 제조업체들은 3D 프린팅이 무엇인지에 대해, 그리고 그로 인해 얻을 수 있는 이점에 대해 이해하고 있다. 이제 그들은 다음 단계로 나아가는 방법을 묻고 있다.
3D 프린팅을 어떻게 생산 라인에 완전히 통합할 수 있을까? 어떻게 더 많은 애플리케이션을 찾을 수 있을까? 프로토타입에서 대량생산으로 어떻게 도약할 수 있을까? 프로토타입에서 대량생산으로 가기 위한 이 세 가지 질문은 적층제조의 채택을 광범위하게 이루는 데 있어서 가장 큰 과제을 증명하며, 독자 여러분도 이러한 질문을 스스로에게 해봤을 가능성이 크다. 아마도 적층제조에 관한 전문 지식이 필요하다는 것을 알고 있지만, 이를 사내에서 가져오는 데에 어려움을 겪고 있을 것이다. 3D 프린팅이 디자인 자유도에서 경제적 및 공급망 이점까지 다양한 혜택을 제공한다는 것을 알지만, 지속적으로 적합한 애플리케이션을 찾는 방법을 잘 모를 수도 있다. 그리고 오랫동안 3D 프린팅을 사용해 온 사람들도 프로토타입에서 소규모 시리얼 프로덕션으로 나아가고 그 이상으로 확장하는 데 어려움을 겪을 수 있다.
그리고 그것이 바로 다음 단계이다. 3D 프린팅의 이점에 대한 인식이 높아졌음에도 불구하고, 3D 프린팅은 여전히 프로토타입 제작과 동의어로 여겨지고 있다. 하지만 실제로는 훨씬 더 많은 가능성을 가지고 있다. AM 산업 내에서 우리의 책임은 이러한 가능성에 대해 제조업체를 교육하고, 이 두 애플리케이션이 무엇이 다른지에 대해 설명하며, 여전히 많은 사람이 가지고 있는 인식을 바꾸기 위해 대량생산 준비가 되었음을 입증하는 사례를 강조하는 것이다. 그 후에는 기술을 신뢰하고 해당 분야에서 선구자가 되려는 열망을 보여주는 것은 제조업체로서의 역할이다.
프로토타입과 대량생산을 구분하는 것은 무엇이며, 이 둘 사이에서 어떻게 전환할 수 있을까?
표면적으로는 매우 분명하다. 프로토타입은 대부분 기능적인 일회성 프린트이다. 프린트하고, 테스트하고, 재설계하고, 만족할 때까지 반복한다. 대량생산에서는 동일한 파트를 반복적으로 프린트하지만, 중요한 차이점이 하나 있다. 100개의 일련 중 하나의 파트를 프린트하는 것은 동일한 파트를 100번 프린트하는 것과는 매우 다르며, 이 둘을 구분하는 것은 바로 통제이다.
실질적인 전환
3D 프린팅으로 파트를 생산할 때, 그 파트의 특성은 생산 과정에서 생성된다. 밀도부터 치수 정확도까지 모든 것이 프로세스에 의해 영향을 받으며, 이 과정은 선택한 재료만큼이나 중요하다. 빌드 간의 반복성은 어느 정도 오해받고 있으며, 제조업체들이 요구하는 일관성을 얻기 위해서는 세심한 프로세스 제어가 필요하다.
이 세 가지 요구 사항을 충족하고 대량생산으로 확장하려면 기술적인 전환이 필요하다. NPI(신제품 도입) 프로세스 내에서 작업하며, 세심한 품질 및 프로세스 제어를 따르며, 경우에 따라서는 전용 AM 생산 라인을 활용하는 것이다. 나는 이 모든 과정을 조금 더 자세히 설명하고 싶다.
NPI 프로세스부터 시작해보겠다. 세부 사항은 3D 프린팅 공급업체에 따라 다를 수 있지만, 기본 개념은 동일하다. 아이디어를 개념에서 확장된 생산으로 이끌어가는 것이다. 일반적으로 사용자와 AM 공급업체는 프로젝트의 요구 사항을 결정하고 고정하며, 설계의 타당성을 평가하고 최적의 재료, 기술 및 마감 조합을 선택한다. 고유한 개발 필요성을 식별한 후(예 : 세척 가능한 표면 마감) 몇 차례의 생산 실행을 통해 설계를 검증하며, 대량생산으로 넘어가는데 필요한 모든 데이터를 제공한다.
품질 및 프로세스 제어는 이러한 개발 과정에서 이루어지며, 매우 중요하다. 세부 사항에 너무 깊이 들어가지는 않겠지만, 일반적으로 프로세스 검증은 설치 자격(IQ), 운영 자격(OQ), 성능 자격(PQ)과 함께 모든 관련 프로세스 문서를 포함한다. ISO 9001, ISO 13485, EN 9100 및 제조업체로서 요구하는 기타 산업별 자격은 이 모든 과정에 영향을 미친다.
하지만 가장 중요한 것은 이와 관련된 의사소통이다. 3D 프린팅 공급업체는 독자 여러분이 속한 산업에 필요한 모든 문서를 제공할 수 있으며 파트의 형태, 맞춤성 또는 기능에 영향을 미칠 수 있는 프로세스 변경 사항이 있을 경우 이를 직접적으로 알려야 한다는 점도 알고 있다.
사고의 전환
물론, 모든 프로젝트에는 양면이 있다. 나는 3D 프린팅이 협업적이라고 생각한다. 서비스 제공자로서 우리는 3D 프린팅에 대한 전문 지식을 제공하고, 고객은 그들의 산업 및 제품에 대한 전문 지식을 제공한다. 이러한 지식을 결합함으로써 최고의 결과를 도출할 수 있으며 채택을 더욱 확장할 수 있지만, 이는 고객 측의 신뢰와 투명성 그리고 변화를 수용하려는 의지가 요구된다.
필요한 사고의 전환은 두 가지 주요 요소로 구성된다. 첫째, 설계 및 잠재적인 3D 프린팅 공급업체에 접근하는 방식이다. 프린팅하는 모든 파트에서 일관성이 필요한 특성을 포함하여 처음부터 요구 사항을 인지하는 것이 중요하다. 이러한 정보를 사전에 제공하면, 파트너들이 프린팅 실행을 위한 제어 장치를 확보할 수 있다. 프로토타입 제작에서는 별도로 요청하지 않는 한 이러한 제어 장치가 적용되지 않다.
해당 단계에 도달하기 전에도 AM을 위해 설계하는 것이 얼마나 큰 차이를 만들 수 있는지를 이해하는 것이 중요하다. 예를 들어 소규모 시리즈를 생산할 때에도 3D 프린팅에서 이점을 얻을 수 있지만, 실제 이점은 3D 프린팅에 맞게 설계를 조정할 때 나온다. 다른 기술과 마찬가지로, 사용하는 기술에 맞게 설계하면 비용을 크게 줄이거나 가치를 높일 수 있다. 무게를 줄이고 강도를 높이며, 기능을 추가하고, 복잡한 파트를 하나의 파트로 프린팅하고, 3D 프린팅을 전통적인 기술과 결합하는 방법 등을 아는 것이 큰 영향을 미칠 수 있다.
산업 내에서 우리는 사용자가 이러한 지식을 얻을 수 있도록 도구와 학습 기회를 제공해야 한다. 이는 두 번째 주요 사고의 전환이 이루어지기 위한 전제 조건이다. AM이 생산 설정 내에서 어디에 적합한지 이해하고, 제품 개발 과정에서 이 기술이 최우선이 되도록 보장하는 것이다. 특별한 경우에만 사용하는 틈새 기술이나 신기술로 간주하지 말고, 프로토타입 제작 시나 기존 파트를 재설계할 때 AM을 다른 전통적인 기술처럼 고려하고 평가해야 한다. 결국, 3D 프린팅은 최상의 상태에서 보완적인 기술이다. 전부 아니면 전무가 아니라 이미 알고 사용하는 기술과 공존하는 것이다.
산업의 목표는 제조업체가 이러한 사고방식을 더욱 발전시켜, 적절한 애플리케이션이 있을 때 처음부터 적층제조를 사용하기로 계획하는 데 자신감을 가질 수 있도록 돕는 것이다.
혼자가 아니다
이제 다시 ‘어떻게?’라는 질문으로 돌아가겠다. 이 글의 제목에서, 적층제조의 채택을 가속화하는 것은 산업 전반의 책임이라고 했다. 이는 사용자만이 답해야 하는 질문이 아니기 때문이다.
우리 산업은 사용자들이 이러한 채택 단계 간의 도약을 어떻게 이룰 수 있는지 보여주고, 이를 수행하는 데에 필요한 서비스를 제공해야 한다. 강력하고 반복 가능한 프로세스를 제공함으로써, 우리는 3D 프린팅을 생산 전략의 핵심 구성 요소로 채택할 수 있는 자신감을 심어줄 수 있다.
머티리얼라이즈는 프로토타입과 대량생산을 구분하는 독특한 접근 방식을 취하고 있으며, 각 애플리케이션에 맞게 지원을 맞춤화할 수 있다. 이는 제조업체가 생산 과정에서 어느 단계에 있든, 그 진행 과정에서 3D 프린팅의 역할을 더욱 명확히 하는 데 필요한 전용 교육 세션을 통해 이루어진다.
그 후에는 제조업체로서 고객들로부터 용기, 혁신, 선구적인 사고방식, 그리고 시대를 앞서는 열정을 요구한다. 제조 표준이 나타나기를 기다리지 않고 그 표준을 설정하는 사람이 되는 것. 이것이 바로 3D 프린팅이 항상 추구해 온 것이다.
함께 우리는 이 진화를 이끌 수 있는 힘을 가지고 있으며, 적층제조가 단순히 프로토타입 제작뿐만 아니라 대량생산에서 입증된 역량으로 인정받을 수 있도록 할 수 있다. 우리가 계속 협력하고, 혁신하고, 교육을 이어간다면, 광범위한 채택이 생각보다 더 빨리 현실이 될 것이라고 믿는다.
■ 요르겐 로더스(Jurgen Laudus)
머티리얼라이즈의 제조 부문 부사장이다. 2001년 8월 프로젝트 매니저로 머티리얼라이즈에 입사하여, 2003년에 영국 지사의 Rapid Tooling 매니저가 되었다. 2005년에는 적층제조 서비스의 국제 생산 관리자로, 이후에는 영업 관리자로 근무하며 머티리얼라이즈의 적층제조 생산 활동의 성장에 적극적인 역할을 담당했다. (홈페이지)
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작성일 : 2024-09-03