마크포지드 FX20 3D프린터 활용사례 : 비용/개발기간 절감 및 기능성 부품 제조



안녕하세요! (주)제이엔텍입니다.

해당 게시물에서는 마크포지드 대형 3D 프린터 FX20의 활용사례를 소개합니다.

FX20은 마크포지드 제품 중 '가장 큰 대형 출력물 제작가능한 3D프린터' 입니다.

DONE Lab은 포르투갈에서 유일하게 최첨단 제조 기술을 결합하여 소량 생산, 실험 및 기능 프로토타입 제작, 맞춤형 조립 도구 제작을 보장하는 연구소입니다.

Done Lab 제조 연구소는 적층 제조와 같은 첨단 기술을 통해 신제품 및 도구 개발을 가속화하기 위해 2016년에 설립되었습니다. 설립 이후 Done Lab은 학계 및 산업계 모두에서 응용 연구 및 지식 이전의 벤치마크로 자리매김했으며, 까다로운 환경에 적합한 혁신적인 솔루션을 제공해 왔습니다.

혁신을 위한 세 가지 핵심 기둥

Done Lab은 최첨단 제품과 도구 개발을 통해 산업 혁신을 주도한다는 사명을 완수하기 위해 민첩하고 혁신적인 방식으로 설계와 제조를 통합하여 개발 시간을 획기적으로 단축하고 고성능 소재를 활용한 새로운 솔루션을 모색합니다.

다음은 혁신의 세 가지 주요 축이었습니다.

-기능 프로토타입의 신속한 검증

금형이나 느린 기존 공정에 의존하지 않고 실제 환경에서 평가할 수 있는 기능성 부품을 사용하여 제품 개발 속도를 높여야 했습니다.

-우수한 특성을 지닌 기술 소재 탐구

복잡한 형상에서 구조적 강도, 전자기적 특성 및 적응성을 결합할 수 있는 솔루션을 모색했습니다.

-생산의 확장성과 정확성

프로젝트의 복잡성과 요구 사항이 증가함에 따라 품질이나 납기일을 저해하지 않으면서 더 큰 출력 볼륨, 섬유 증착 제어 및 설계 자유도를 갖춘 프린터가 필요했습니다.

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Done Lab은 기술적 보호 기능을 손상시키지 않으면서 비용과 개발 시간을 절감하는오토바이용 전자 장치 하우징을 개발했습니다.

기능성 3D 프린팅: 응용 혁신을 위한 접근법

Markforged의 Mark Two프린터는 Done Lab이 복합 소재 적층 제조 분야에 진출하는데 이상적인 출발점이었습니다. 연속 섬유 프린팅에서 뛰어난 신뢰성과 정밀도로 정평이 나 있는 이 솔루션은 Done Lab이 더욱 발전된 솔루션으로 나아가기 위한 전략적인 첫걸음이었습니다. 이러한 성공적인 경험을 바탕으로 최근 FX20™ 프린터를 도입하여 이 분야의 개발 및 생산 역량을 확장하고자 합니다.

Done Lab의 이사인 안토니오 호세 폰테스는 실험실의 요구 사항에 대해 다음과 같이 설명합니다.

"저희는 우수한 구조적 성능을 제공하기 위해 연속 섬유로 강화된 부품부터 전자기기 보호를 위해 특정 전기적 특성과 정전기 방전 기능을 갖춘 제품에 이르기까지 특수한 특성을 지닌 제품을 생산합니다."

과제: 전자기 차폐 기능을 갖춘 전자 장비 케이스 개발

SIFA – 적층 제조용 스마트 시스템(POCI-01-0247-)의 일환으로 Done Lab은 FEDER-047108 프로젝트를 통해 가장 큰 과제 중 하나인 기존 전자 케이스 기반 프로토타입 개발에 착수했습니다. 이 프로토타입은 Bosch Car Multimedia SA에서 오토바이를 위해 개발한 디지털 디스플레이 시스템을 통합하도록 설계되었습니다.

이 부분은 전자 기판, 디스플레이, 커넥터와 같은 내부 부품을 기기 성능에 영향을 줄 수 있는 전자기간섭으로부터 보호해야 했습니다.

전통적인 방법 vs 3D 프린팅

지금까지 이러한 유형의 부품은 금속으로 제조되거나 사출 성형을 사용하여 전통적인 방법으로 제조되었는데, 높은 비용, 융통성 없는 프로세스, 긴 배송 시간이라는 문제점이 늘 따랐습니다.

Done Lab은 보다 민첩한 접근 방식을 제안했습니다. 즉, 기계적 강도와 전자기파 차단 기능을 모두 제공할 수 있는 탄소 섬유 강화 복합 소재를 사용하여 3D 프린팅으로 제조할 수 있도록 케이스를 재설계하는 것입니다. 이번 과제는 기술적인 측면뿐만 아니라 전략적인 측면에서도 중요했습니다. 즉, 품질이나 자동차 산업의 요구 사항을 저해하지 않으면서 개발 속도를 높이는 동시에 이러한 핵심 부품을 제조하는 새로운 방식을 검증하는 것이었습니다.

해결책: 마크포지드 3D프린터 'FX20'

Done Lab은 전통적인 방법의 문제점을 탈피하고자, Markforged 기술과 FX20 을 선택했습니다. 해당 프린터는 연속 섬유 보강재를 사용하여 대형 부품을 제조할 수 있습니다.

3D프린팅 과정에는 아래과 같은 사항이 포함되었습니다.

- 소재 연구 (다양한 탄소 섬유 층으로 구성된 Onyx)

- 적층 제조에 적합하도록 설계됨 (내부 보강재 및 경사진 벽면 포함)

- CISPR 25 표준에 따른 전자파 적합성 테스트

Done에서 고분자 및 복합재료를 전문으로 하는 엔지니어인 Catia Silva 그 결과는 명확했으며, CISPR 25와 같은 자동차 분야의 전자파 적합성 표준에서 요구하는 수준을 충족했습니다. 이 결과는 기능성을 위한 3D 프린팅의 타당성을 입증할 뿐만 아니라 시제품 제작뿐만 아니라 최종 부품 제조에도 사용되며, 오토바이 디스플레이 시스템 개발 사례 연구에서 이를 입증했습니다.

결과: 검증된 혁신 및 입증된 운영 효율성

Done Lab은 전자 케이스의 재설계와 복합 소재를 사용한 3D 프린팅 기술 덕분에 자동차 산업에서 요구하는 수준의 전자기 차폐 기능을 갖춘 기능성 부품을 제조할 수 있었습니다.

기존 방식보다 더 민첩하고 유연한 이 프로세스는 다음과 같은 이점을 제공했습니다.

-설계부터 검증까지 효율성 : 개발 단계에서 설계를 검증하고, 시간을 최적화하며, 비용을 절감

-새로운 도전 과제에 대한 저항력과 기능성 : 구조적 강도와 첨단 기술적 특성이 요구되는 다른 응용 분야에서 새로운 가능성을 열어줌

-복합재료 사용을 강화 : Markforged의 연속 섬유 강화 기술에 대한 팀의 신뢰를 강화

미래: 제조 역량을 더욱 강화할 것

Done Lab은 Markforged의 전문 지식과 지원을 바탕으로 적층 제조 분야에서 쌓아온 경험을 통해 첨단 기술, 혁신적인 소재, 그리고 전문가의 지도가 결합될 때 복잡한 제품 개발 방식을 어떻게 혁신적으로 변화시킬 수 있는지 보여줍니다. Done Lab은 3D 프린팅을 전략적 파트너로 삼아 지속적으로 발전하고 새로운 도전을 모색하고 있습니다.

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