3D 프린터를 도입할 때 알아야 할 11 가지

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프로토타입 제작 주기를 더 단축할 수 있다는 소문이 있었습니다.
3D 프린팅으로 제작한 최신 무기류에 대한 과대 광고도 있었습니다. 새로운 기술로 어떻게든 이슈를 만들어 내도, 기업들은 여전히 3D 프린팅을 도입해야 할지 고민하고 있을 것입니다. 과거의 과대 광고 때문에 많은 이들은 3D 프린터가 현실 세계에 ‘Star Trek’을 가져올 것이라고 믿었습니다. 마치 전자렌지에 넣고 돌리듯이 ‘프린트’ 버튼만 누르면 ‘딩’ 소리와 함께 끝나서 새 부품이 나올 것이라고 생각했을지 모릅니다. 그런데 오늘날의 현실은 가정이나 ‘홀로덱(Holodeck)’보다는 제조 영역에서 더 두각을 보입니다.

현재 3D 프린팅은 어느 단계에 와 있으며 기업 운영에 도입하기 전에 무엇을 알아봐야 할까요?

새로운 기술을 출시하려면 운영 방식을 바꾸는 합리적 근거를 철저히 이해해고 강력한 기반을 마련해야 합니다. 3D 프린팅을 도입하면 다양한 비즈니스에 큰 이익을 제공하지만, 신규 사용자는 도입 전에 이 관심을 끄는 이 새로운 기술이 무엇이고 왜 도입해야 하는지 이해해야 합니다.

알맞은 기기가 무엇인지 또는 서비스 업체를 찾기 전에 그리고 설치하기 전에 알아 두어야 할 주요 고려 사항들 가운데는 다음과 같은 것들이 있습니다:

  1. 왜 3D프린팅인가?
  2. 기능
  3. 사내 설치와 서비스 업체 의뢰 비교
  4. 재료
  5. 물리적 공간
  6. 안전/환기
  7. DfAM/소프트웨어
  8. 공급업체/유통업체 관계
  9. 하드웨어/소프트웨어/펌웨어 업데이트
  10. 전문화된 교육 가능 여부
  11. 기존 기술에 대한 경쟁 및 보완 여부

1. 왜 3D프린팅인가?

적층 제조를 도입하기 전 우선 생각해야 할 문제는 자신의 운영 과정에 그것이 왜 필요한가 하는 점입니다. 이 기술을 기존 설비로는 충족하지 못하는 어떤 부분을 채워줄까요? 추가로 어떤 기능이 추가되나요? 3D 프린팅은 비용, 시간, 재료, 중량 등 여러 면에서 절감할 수 있습니다. 독특한 기하학적 요소들도 활용할 수 있게 됩니다. 물론 “3D 프린터가 있다!”라고 자랑할 수도 있습니다. 하지만 이런 것들이 항상 정답은 아닙니다. 예를 들어, 대량 생산 라인 같은 많은 응용 분야에서는 아직 사출 성형이 비용 효율성이 높은 옵션으로 입증되어 있습니다. 때때로 추가 교육이 필요할 수 있습니다. 새 장비를 사용할 물리적 공간도 부족할 수도 있습니다. 지금 상황에 3D 프린팅이 꼭 맞는지 면밀히 살펴보고, 조사해 보고, 원하는 바를 달성할 수 있을지 생각해 보아야 합니다.

2. 기능

필요에 적합하다면 다음으로는 3D 프린팅 시스템으로 무엇을 달성하기 원하는지 생각해봅니다. 프로토타입을 제작할 수 있을까요? 구조적인 요소? 미술?

자신의 응용 분야에 가장 잘 맞는 시스템을 찾으려면 해당 분야의 특성과 무엇이 필요한지를 정확히, 명확하게 알아야 합니다. 시각적으로 뛰어난 건축 모델을 제작하려면 컬러 3D 프린팅이 필요하며 기능성 지그 및 픽스쳐를 제작하는 것은 강화 플라스틱을 출력 할 수 있는 데스크탑 압출 기반 3D 프린터에 더 적합합니다.

3. 사내 설치와 서비스 업체 의뢰 비교

인하우스 3D 프린팅 성능에 투자하여 이를 도입하는 것에 더해서 서비스 제공업체에 의뢰하는 편을 택하는 기업들도 많습니다. 이러한 서비스 업체들은 종종 다양한 적층 제조 옵션을 제공하며, 이용 가능한 재료와 시스템도 다양합니다. 무료로 또는 저가로 샘플 부품을 제공하여 여러 재료를 직접 경험해 보고 색상 차이도 확인할 수 있게 하기도 합니다. 서비스 제공업체들은 이미 여러 기술에 투자해 왔고 DfAM과 3D 프린팅에 경험이 많은 디자이너와 기술자들을 고용하고 있기 때문에 그들의 전문 지식을 곧바로 활용할 수 있습니다.

대부분의 경우 서비스 제공 업체들은 사업상 3D 프린팅을 도입할 시점에 적합하며, 이를 통해 단체들이 새로운 과학 기술들을 테스트해 볼 수 있습니다. 소량의 주문이나 특정 부품은 서비스 제공업체들을 통할 수 있으며 이로써 기업이나 고객에게 직접 배송이 가능합니다. 관련 직무별로 3D 프린팅 사용법을 검토해 보면 장기적으로 사내에 3D 프린팅 시스템을 투자하는 것이 더 유리한지 확인해 볼 수 있습니다. 이따금 이 기술을 사용하는 다른 경우에는 서비스 제공업체가 장기적으로 더 나은 선택일 수 있습니다.

사내 3D 프린팅 설치를 한 가지 옵션으로 보고 가장 적합한 것이 무엇인지 다른 관련 사항들을 고려해야 합니다.

4. 재료

어떤 재료를 사용할 수 있나요? 재료를 크게 2가지로 나누면 폴리머(플라스틱)과 금속입니다. 다른 재료들도 가능한데, 식품, 생체 접합 물질, 시멘트 등은 전문화한 공구 및/또는 시스템에 사용합니다. 폴리머를 사용할 경우, 재료의 어떤 기능이 필요한지, 공학 등급 플라스틱의 구조적인 무결성 또는 저가 PLA의 환경 친화적 특성 등을 고려합니다.

재료에 대한 요구 사항을 이해하면 그와 가장 잘 부합하는 시스템 유형을 알 수 있습니다. 이를테면 폴리머의 경우 SLA, SLS, FDM 3D 프린팅을 비교할 수 있고 금속에는 DED와 EBM을 비교할 수 있습니다. 상용 플라스틱의 경우, 압출식 필라멘트보다는 펠릿 플라스틱에 잘 맞는 시스템이 적합할 수 있습니다.

5. 물리적 공간

도입하려는 기기의 크기는 얼마나 됩니까? 데스크탑 시스템은 책상이나 작업대 공간에 맞춰 필요한 공간을 정확하게 계산할 수 있지만 산업용 시스템에는 3D 프린터를 위한 공간과 보조 장비가 필요합니다. 산업용 시스템의 경우에는 3D 프린터뿐 아니라 보충 장비들을 위한 공간도 필요하기 때문에 그 용적률이 고려되어야 합니다.

많은 산업용 시스템들에는 3D 프린터와 후처리 시스템이 포함되며 후처리를 위한 특수 영역도 필요합니다. 여기에는 프린팅 조형물에서 분진을 제거하고, 세척하고, UV실에서 레진을 경화하고, 서포트를 제거하고, 표면 연마, 페인팅 할 공간과 기타 프린팅 후속 단계들에 따른 공간도 포함됩니다.

6. 안전/환기

3D 프린팅과 모든 관련 활동은 반드시 환기가 잘 되는 구역에서 수행해야 합니다. 사무 공간에서 작업해도 안전한 시스템이 늘어나고는 있으나, 예방 조치를 취하는 것이 매우 중요합니다. 이 업계가 비교적 초기 단계이기 때문에 여러 기술이 건강에 끼칠 장기적 영향은 아직 완전히 이해되지 않고 있습니다. UL 등의 조직에서 연구가 계속 진행되어 그 안전성 여부를 조사하고 있습니다.

파우더 형태, 특히 금속 성분 프린팅 시스템의 경우 금속 물질 취급에 더 주의를 기울여야 합니다.

7. DfAM/소프트웨어

3D 프린팅 방식을 기존의 절삭 제조 방식에 도입하는 문제는 손쉬운 교체 정도로 간단하지는 않습니다. 필요한 재료와 운영 설정 등의 유형이 다르기 때문에 설계 파일을 재조정해야 합니다. CAD 파일(일반적으로 .stl)의 출력 형태를 업데이트하는 것에 더해서 설계 요소 자체를 재구성해야 합니다.

점점 더 중요해지고 있는 3D 프린팅 요소는 적층 제조 방식(DfAM)으로서, 설계자들이 이를 통해 3D 프린팅의 독특한 기하학적 요소들 및 기능들을 활용할 수 있습니다. 3D 프린팅에 사용하도록 특별히 고안된 새로운 소프트웨어 제품군들이 설계, 위상 최적화, 기타 고급 기능들을 통합하고 있으며 현재 이용이 가능합니다. 이미 기존 설계 분야의 주요 소프트웨어 기업들이 이들 소프트웨어 중 상당수를 제공하고 있습니다. 여러 3D 프린터가 독점 소프트웨어로 작동합니다.

각각의 경우 설계자들과 운용자들이 각각의 소프트웨어와 기기에 대한 전문적인 교육을 이수한 후에 적층 제조 시스템을 작동하게 하는 것이 가장 좋습니다. 그러한 교육과 훈련을 해야 한다는 부담이 3D 프린팅을 도입하는 데 있어 현재 가장 큰 걸림돌이기도 합니다.

8. 공급업체/유통업체 관계

일단 시스템을 선정했다면, 구입 조건에 초점이 맞춰집니다. 시스템을 제조업체로부터 직접 매입할 것인가? 인증된 유통 업체를 통할 것인가? 아니면 재판매자를 통할 것인가?

제조업체가 승인한 채널로 구입하면 설치, 교육, 시스템 보증, 지속적인 업데이트 등의 지원을 받는 면에서 최상의 옵션이 보장됩니다. 최상의 옵션에 해당하는 협력업체들과 유통업체들 중 상당수는 포트폴리오에 포함된 시스템의 각 제조업체와 긴밀한 관계를 유지하기 때문에 신뢰성과 전문성 또한 확보합니다. 3D 프린팅을 업무에 통합하면 일회성으로 구입하는 것보다는 투자의 개념이 되며 튼튼한 관계를 형성하는 것이 이 투자의 핵심입니다.

9. 하드웨어/소프트웨어/펌웨어 업데이트

일단 설치했다면, 3D 프린터의 업데이트는 어떻게 받을 수 있을까요? 클라우드를 통해? 공급업체 통해서 새 부품이나 기능을 설치할 수 있을까요? 일부 클라우드 기반 시스템은 몇 주에 걸쳐 매주 업데이트를 받는 반면, 클라우드에 연결되어 있지 않으면 그보다 업데이트 간격이 길기도 합니다. 최신 운영 시스템, 버그 수정 등의 업데이트와 업데이트 기능 방식에 대해서도 잘 알아야 합니다.

10. 전문화된 교육 가능 여부

운영관리팀은 3D 프린팅에 대해 무엇을 알아야 할까요? 팀에서 누가 알아야 하나요? 교육은 어떻게 받아야 하나요?

3D 프린팅 소개부터 고급 DfAM 설명까지 포함하는 온라인 교육 과정이 점점 늘어나고 있으며, 자격 있는 강사들이 많이 있습니다. 종종 필요에 따라 Webinar 형태로 제공되기도 합니다. 많은 경우, 교육 과정 강사나 다른 참가자들과 직접 소통하여 피드백을 받거나 이해를 위한 도움을 받기도 합니다.

현장 교육도 가능한데 주로 공급업체가 제공합니다. 직접 대면하는 교육 프로그램도 있는데, 일반적으로 대학교 또는 산업체에서 제공합니다.

11. 기존 기술에 대한 경쟁 및 보완 여부

3D 프린팅은 대부분 기존의 절삭 제조 기술의 필요를 대체하지는 못할 것입니다. 많은 경우, 경쟁 관점으로 봐서는 생존이 불가능합니다. 구조적 무결성, 인장 강도, 등방성 속성 등은 기존에 확립된 기술이 더 일관성이 있으며 대량 생산 면에서도 상당 부분 적층 제조보다 우수합니다. 3D 프린팅이 경쟁력이 있는 영역은 프로토타입 제작, 단기 또는 일회성 제작(예: 소량 제품 생산, 맞춤형 주문 제작, 교체용 부품) 그리고 기하학적 구조가 복잡할 때입니다.

많은 경우, 제조 현장에서는 3D 프린팅을 기존 작업 흐름에 통합할 때 효과가 클 수 있습니다. 생산 보완적 측면에서 기존 기기들과 함께 사용하는 것입니다. 새로운 과학기술의 최상의 응용 분야와 꼭 맞는 영역을 찾는 것이 성공적인 통합의 비결입니다.

결론

3D 프린팅을 사업 운영에 도입하는 것은 투자를 시작하기 전에 철저히 미리 숙고해 보아야 할 과정입니다. 자신의 사업적 필요에 부합하는 방식을 파악하는 것이 3D 프린팅 시스템을 기존 회사에 전략적으로 통합하는 데 있어 성공의 열쇠가 될 것입니다. 업무 흐름이 바뀌고 직원들의 직무가 영향을 받을 것이며 운영 비용 총액도 고려해야 합니다.

당신의 비즈니스를 위해 3D 프린팅에 투자할 때 중요한 첫 단계는 실제 어떤 질문을 해야 하는지 알고 그에 맞는 올바른 질문을 하는 것입니다.

특정 기능들, 예를 들어 속도와 3D 프린팅 규모, 등방성 강도 등을 고려했을 때, 압출 기반 기술은 그 동안 큰 진전이 있어 왔습니다. Essentium은 이처럼 바람직한 특성들을 통합적으로 제공합니다.

  • 고속 압출식(HSE) 3D 프린터는 3D 프린팅으로 대량 생산을 하면서도 정밀도와 속도를 손해보지 않는 면에서 경쟁사들보다 5-15배 더 빠른 성능을 보입니다.
  • 공학 등급의 재료를 Essentium 및 화학 전문 협력사인 BASF의 전문성과 함께 제공하여 다양한 고강도 필라멘트에 전문가 수준의 품질을 확보합니다.

중요한 문제를 파악해 누구에게서 답을 얻는지가 중요합니다. 더 자세한 정보는 Essentium 에게 문의하세요.

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