마크포지드 (FX10) 활용사례 : 3D프린터를 통한 차량 제조 공정 가속화

안녕하세요! (주)제이엔텍입니다.

오늘날 자동차 산업 분야에서 3D프린터를 통해 더욱 빠른 프로토타입 제작, 경량 부품 생산 등

새로운 제조 워크플로우를 가능하게 하고 있습니다.

해당 게시물에서는 마크포지드 대형 3D 프린터 FX10를 통한 차량제조 활용사례를 소개합니다.

자동차 산업이 3D 프린팅 기술을 통해 고급 제조 공정을 가속화하는 방법

고급라인의 자동차 부품 제조업체들은 늘 정밀성, 장인정신, 문제 해결 능력이 함께 요구되는 고성능 엔지니어링이 필수적이였습니다. 하지만 오늘날 자동차는 더욱 복잡해지고 고객의 기대치가 높아짐에 따라, 기존의 제작 공정은 병목 현상을 초래할 수 있습니다. 긴 고정 장치 제작 시간, 복잡한 배기 시스템 형상, 그리고 제한된 부품 수급은 모두 공정 진행을 지연시키는 요인입니다. 때문에 자동차 산업들은 점점 더 3D프린팅 기술이 필수적으로 필요한 시점이 도래한 것입니다.

전세계의 특별한 차량들을 제작하고 맞춤 제작하는 것으로 유명한 그레이엄 라할 퍼포먼스(GRP)에서는 적층 제조 기술은 새로운 부품의 프로토타입 제작, 가공 및 검증 과정에서 핵심적인 역할을 합니다. GRP는 희귀한 페라리와 맥라렌부터 한정 생산되는 람보르기니에 이르기까지 모든 종류의 차량을 작업합니다.

과거에는 수작업으로 몇 주가 걸리던 프로젝트들이 이제는 복합재료와 금속 3D 프린팅을 결합하여 몇 시간 만에 완성되는 경우가 점점 늘어나고 있습니다. 자동차용 적층 제조 기술의 발전은 더욱 빠른 프로토타입 제작, 경량 부품 생산, 그리고 새로운 제조 워크플로우를 가능하게 하고 있으며, 이러한 이점은 특히 고성능 환경에서 두드러지게 나타납니다.

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GRP가 자동차용 적층 제조 기술을 맞춤형 배기 시스템 개발 및 제작

워크플로에 어떻게 적용하였는지 확인해보세요!

제작 시간 단축 : 40시간에서 단일 출력 주기로

적층 제조 방식을 도입하기 전에는 GRP의 제작 책임자가 지그, 고정 장치 및 배기 부품을 수작업으로 제작하는데 20~40시간을 소요했습니다. 각 요소를 수동으로 절단, 성형, 용접 및 다듬는 작업이었습니다. 하지만 오늘날에는 3D프린터를 도입 후 그러한 설비들을 CAD로 설계하고, 하룻밤 만에 출력하여 즉시 사용할 수 있습니다.

가공 작업도, 버 제거 작업도, 재작업도 필요 없습니다. 3D 프린터에서 부품을 꺼내면 바로 맞습니다.

Graham Rahal Performance의 제작 전문가 - Rob Sorum -

이러한 변화로 이전에는 수작업 제작에 소요되던 수백 시간을 절약할 수 있게 되었으며, 절약된 시간은 이제 더 높은 가치를 창출하는 엔지니어링 작업, 프로젝트 처리 속도 향상, 그리고 고객 처리량 증대에 재투자되고 있습니다.

람보르기니 레부엘토용 맞춤형 X-파이프 제작

GRP의 3D프린팅을 통한 사례 중 하나는 특수 배기 시스템을 필요로 하는 1,000마력 하이브리드 슈퍼카인 람보르기니 레부엘토입니다.

팀은 배기가스 배출 및 전반적인 출력 전달에 중요한 부품인 맞춤형 X-파이프를 설계했습니다. 형상이 복잡하여 기존 방식으로는 광범위한 절단, 연삭 및 수작업 수정이 필요했습니다. 대신 GRP는 FX10 프린터를 사용하여 맞춤형 316L 스테인리스강 플랜지를 제작하여 다음과 같은 이점을 제공했습니다.

• 오염이 최소화된 용접 표면

• 무게 감소를 위한 제어된 내부 구조

• 후처리 작업이 거의 필요 없는 정밀한 기하학적 형상

• 여러 빌드에서 반복성 확보

Sorum은 "용접이 어려울 거라고 예상했지만, 3D 프린터로 제작된 강판은 아주 깔끔하고 균일하게 용접되었습니다."라고 말했습니다.

용접의 미관과 성능 모두를 중시하는 업체에게 있어 가볍고 강하며 용접이 가능한 금속 부품을 출력할 수 있다는 것은 획기적인 변화였습니다.

최종 사용 부품을 넘어: 공구, 고정구 및 작업장 효율성

고성능 배기 부품이 가장 많은 관심을 끌지만, GRP는 다음과 같은 용도로도 적층 제조 방식을 사용합니다.

• 고급 서스펜션 부품의 흠집을 방지하는 쇼크 클램프

• 일상적인 사용에 충분한 강도를 가지면서도 고가의 텅스텐 팁을 보호할 만큼 부드러운 워터젯 토 클램프

• 반복 작업을 표준화하는 조립 지그

• 이전에는 밀링 작업이나 외주가 필요했던 맞춤형 브래킷, 하우징 및 템플릿

이러한 수제로 제작하는 공구는 종종 연속 섬유 강화 복합 재료를 사용하여 알루미늄과 유사한 성능을 훨씬 짧은 시간과 저렴한 비용으로 구현합니다. 자동차용 3D 프린팅의 운영상 이점을 평가하는 팀에게 있어, 툴링은 가장 즉각적인 투자 수익률(ROI) 동인 중 하나입니다.

고급 부품 제조업체에게 적층 제조가 적합한 이유는 무엇일까요?

GRP의 여러 프로젝트에서 일관되게 나타나는 몇 가지 주제는 다음과 같습니다.

• 복잡한 형상과 정밀한 정렬을 위한 정확성

• 빠른 속도로 24시간 이내에 출력 부품이나 고정 장치를 제작할 수 있습니다.

• 고객 맞춤형 제작 및 다중 차량 프로젝트에 필수적인 반복성

• 내부 구조 최적화를 통해 경량화가 가능해졌습니다.

• 기존 기계 가공 방식으로는 결코 따라올 수 없는 설계의 자유로움

수백만 달러짜리 차량을 제작하는 업체나 생산량 증대를 원하는 대형 업체에게 이러한 이점은 빠르게 누적됩니다. 적층 제조 공정은 장인 정신을 대체하는 것이 아니라, 오히려 그 능력을 증폭시켜 줍니다.

[오늘날의 자동차 제조 공정의 워크플로우 살펴보기]

자동차 및 고성능 부품 분야 전반에 걸쳐 많은 엔지니어링 및 제작 팀이 디지털 도구를 일상 업무에 어떻게 접목할지 재평가하고 있습니다. 차량 설계가 더욱 복잡해지고 납기기한이 단축됨에 따라 자동차용 적층 제조는 전통적인 기계 가공 및 수작업 제작 방식을 보완하는 실용적인 수단으로 자리 잡고 있습니다.

산업용 3D 프린터를 도입하는 업체들은 흔히 발생하는 병목 현상을 간소화하고자 합니다. 예를 들어, 더욱 정밀한 공차의 배기 장치 형상 개발, 반복 사용에도 견딜 수 있는 고정 장치 및 공구 제작, 또는 가공을 맡기지 않고 프로토타입을 반복적으로 제작하는 것 등이 있습니다. 또한, 이러한 기술은 특히 정밀도와 반복성이 중요한 소량 고부가가치 부품 생산에도 활용되기 시작했습니다. 각 업체의 작업 흐름은 다르지만 업계 전반의 추세는 분명합니다.

적층 제조는 더 이상 시제품 제작에만 국한되지 않고, 특히 속도, 정확성, 맞춤 제작이 중요한 현대 제조 공정에서 중요한 역할을 차지하고 있습니다.