적층 가공: 트렌드와 기회

저는 호주의 적층 혁신 센터인 CSIRO의 Lab 22 소장으로서 적층 제조(AM) 산업의 빠르고 인상적인 성장을 목격했습니다.

저자: Daniel East 박사 – CSIRO 첨단 제조 및 금속 부문 그룹 리더

2015년에 Lab 22를 설립했을 때 우리의 주요 목표는 호주 기업에 3D 프린팅의 선구적인 기술을 소개하고 그 잠재적 이점을 입증하는 것이었습니다.

그 이후로 AM은 성숙하고 번성하는 산업으로 발전했으며, 생산 효율성과 효율성으로 인해 다양한 부문의 호주 기업이 이를 수용했습니다.

항공우주 기업은 AM을 사용하여 가볍고 복잡한 부품을 제작하고 비용을 절감하며 연료 효율성을 향상시켜 왔습니다. 의료 분야에서 AM은 맞춤형 임플란트와 보철물을 생산하는 데 중요한 역할을 하여 환자의 치료 결과를 향상시켰습니다. 자동차 업계에서는 신속한 프로토타이핑과 부품 제조를 위해 AM을 채택하여 설계 프로세스를 가속화했습니다.

그리고 소비재 회사는 AM을 활용하여 고유하고 맞춤화 가능한 제품을 제공하고 혼잡한 시장에서 차별화되었습니다.

이 모든 회사는 복잡한 형상을 제작하고, 리드 타임을 단축하고, 낭비를 최소화하고, 대량 맞춤화를 가능하게 하는 AM의 능력을 활용하여 효율성을 높이고 혁신을 촉진하며 고객 만족도를 향상시켰습니다.

이러한 프로세스는 또한 다른 프로세스를 통해 제조가 불가능하거나 경제적이지 않은 구성 요소에 대한 설계 창을 열어줍니다.

이에 대한 좋은 예는 열 교환기, 생체의학 임플란트, 맞춤형 스포츠 용품, 믹서 및 형상적응형 냉각 채널을 갖춘 생산 다이와 같이 기하학적으로 복잡한 소형 부품을 생산하는 자체 시장 틈새 시장을 개척한 금속 AM입니다.

지난 몇 년 동안 AM의 성장은 기존 공급망의 취약성을 노출시킨 코로나19로 인한 혼란으로 인해 더욱 가속화되었습니다.

혼란 속에서도 AM은 단일 실패 지점을 제거할 수 있는 분산 및 사용 지점 제조 분야에서 잠재력을 인정받으며 다목적 모듈식 생산 시스템으로 부상했습니다. 여기서 AM은 회복력을 제공하고 글로벌 공급망에 대한 의존도를 줄이며 구현 기술로 점점 더 가치가 높아지고 있습니다.

이러한 분산형 작업 모델은 아시아와 유럽의 주요 제조 허브에서 멀리 떨어져 있다는 점을 고려할 때 호주 기업에 특히 유리합니다. 국방, 광업, 자원, 농업과 같은 원격 부문은 특히 이익을 얻을 수 있습니다. 이러한 산업은 기존 제조 자원과 예비 부품에 접근하는 데 있어 물류 문제에 직면하는 경우가 많습니다.

AM의 성장은 기술 개선과 사용 가능한 장비의 기능에 의해 뒷받침되었습니다. 주목할만한 점은 대형 프린터, 특히 로봇 기술을 활용하는 프린터의 기능 확장입니다. 이러한 발전은 제조할 수 있는 부품의 크기와 복잡성에 큰 영향을 미쳐 많은 새로운 응용 분야와 이점을 제공합니다.

증착 헤드가 장착된 로봇 뼈대를 갖춘 대형 프린터를 사용하면 기존 AM 시스템보다 훨씬 더 큰 구성 요소를 생산할 수 있습니다. 이를 통해 이전에는 단일 부품으로 생산할 수 없었던 구조를 가능하게 합니다.

그 결과 구조적 무결성이 향상되고 조립 시간이 단축됩니다.

그러나 그것은 단지 크기에 관한 것이 아닙니다. 이 프린터는 기하학적으로 덜 복잡한 부품을 만드는 데 이상적이며 복잡한 디자인보다 기능과 구조적 강도가 더 중요한 경우에 유용할 수 있습니다.

우리는 또한 고체 기반 기술, 즉 재료를 액체상을 통과하지 않고 고체 형태에서 최종 부품으로 변환하는 기술이 눈에 띄게 확장되는 것을 보았습니다. 열 응력 감소, 왜곡 감소, 녹거나 혼합하기 어려운 재료 처리 능력 등의 이점이 있습니다.