NextGen AM - 자동화된 3D 프린팅으로 완벽한 성공을 입증하다

프리미엄 에어로텍, EOS, 다임러의 공동 프로젝트는 교체 부품 및 양산 부품 생산에 대한 큰 잠재력을 보여줍니다.

____ 아우크스부르크/바렐, 크릴링, 슈투트가르트, 30. 2019년 4월

2017년 5월에 유망한 비전으로 시작된"NextGenAM" 프로젝트는 이제 파트너인 프리미엄 에어로텍, EOS, 다임러가 차세대 자동화 "적층 제조" 공정을 위한 파일럿 생산 라인을 개발하는 성공적인 결론에 도달했습니다.

"적층 제조"(AM)라고도 하는 3D 프린팅 공정은 기존 제조 기술을 보완하거나 대체할 수 있는 공정으로 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다. 이 기술은 얇은 재료를 층층이 쌓아 올린 다음 에너지원으로 경화시키는 방식으로 진행되기 때문에 "적층"이라고 설명됩니다. 플라스틱 및 세라믹과 함께 금속 부품도 3D 프린팅 공정으로 생산할 수 있습니다.

이 파일럿 프로젝트의 목표는 자동차 및 항공우주 분야의 알루미늄 부품을 현재보다 훨씬 더 비용 효율적으로 생산할 수 있는 디지털화된 차세대 제조 라인을 개발하는 것이었습니다. NextGenAM의 성공적인 결과: 프리미엄 에어로텍의 전체 생산 공정 측면에서 기존 3D 프린팅 시스템에 비해 제조 비용을 최대 50%까지 절감할 수 있었습니다.

"자동화는 우리 전략의 핵심 동력 중 하나로, 폴리라인과 같은 자동화된 생산 라인에 우리 시스템을 통합할 수 있게 해줍니다. 이는 부품당 비용을 절감하고 전체 생산 체인에 걸쳐 적절한 품질을 보장하는 데 중요합니다.
연속 제조를 가능하게 하는 것이 바로 후처리를 이 수준으로 끌어올리는 것이 DyeMansion이 설립된 주된 이유 중 하나이며, 이것이 바로 우리 시스템이 구축된 이유이기도 합니다. 파워샷 듀얼 퍼포먼스는 규모에 맞게 제작되었기 때문에 10대의 프린터를 생산할 수 있어 엔드투엔드 공장을 구현할 수 있습니다. 여기서 중요한 점은 3D 프린팅을 통해 엔드투엔드 자동화 공장이 가능하다는 것입니다. 성공적인 폴리라인 프로젝트는 그 가능성을 보여 주었으며, 이것은 시작에 불과합니다."
토마스 엄 박사, 프리미엄 에어로텍 이사회 의장

완전 자동화된 생산

그 비결은 프린트된 부품이 빌드 플랫폼에서 기계적으로 절단되는 시점까지 완전히 자동화된 독창적이고 확장 가능한 적층 생산 체인에 있습니다. 즉, 데이터 준비 및 중앙 파우더 공급부터 열처리, 품질 보증, 빌드 플랫폼에서 부품 분리 등 적층 제조 공정 자체에 이르기까지 공정의 어떤 단계에서도 수작업이 필요하지 않습니다. 이 시스템의 기술적 핵심은 금속 재료를 사용하는 산업용 3D 프린팅용 4레이저 시스템( EOS M 400-4)입니다. 무인 운반 시스템과 로봇은 생산 라인의 모든 단계에서 부품의 원활한 이동을 보장합니다.

전체 생산 공정은 운영 인력 없이 중앙의 자율 제어 센터에서 자체적으로 실행됩니다. 이 시스템의 기본은 사용되는 모든 장비가 네트워크로 연결되는 방식입니다. 빌드 작업 데이터는 제어 센터로 전송되고, 제어 센터는 다양한 빌드 요청의 우선 순위를 정하여 적층 가공 시스템에 할당합니다. 빌드 프로세스 중에는 장소에 구애받지 않고 모바일 장치에서 제조 상태를 검색할 수도 있습니다. 전체 생산 체인이 완료되면 품질 보고서는 중앙 제어 센터로 다시 전송됩니다. 여기에서 디지털 '트윈' 생산에 필요한 모든 데이터에 액세스할 수 있으므로 무엇보다도 완벽한 추적성이 가능합니다.

용량 확장 가능

품질 관리가 통합된 지속적인 3D 데이터 스트링은 이 생산 시스템을 미래의 벤치마크인 인더스트리 4.0의 첫 번째 사례 중 하나로 만듭니다. 제조 공정은 완벽하게 확장 가능하며, 생산 라인을 복제하여 공장의 생산 능력을 확장할 수 있습니다. 따라서 향후 생산 라인이 늘어날수록 상당한 비용을 절감할 수 있습니다. 현재 파일럿 시설은 이미 양산 품질 표준에 따라 부품을 자동화하여 제조할 수 있습니다.

다임러를 위한 부품은 이미 프리미엄 에어로텍의 신기술 라인에서 생산되고 있습니다. 예를 들어 트럭 유닛은 이미 프리미엄 에어로텍에서 생산된 첫 번째 교체 부품을 사용하고 있습니다. 이 부품은 트럭 디젤 엔진용 브래킷입니다.

트럭 및 버스용 교체 부품

3D 프린팅 공정은 특히 교체 부품 부문에서 유용하며, 공구 문제가 발생할 경우 드물게 필요한 부품을 기존의 모래 주조나 압력 주조 공정보다 비용 효율적으로 재생산할 수 있기 때문입니다. 현재 다임러 버스의 3D 프린팅 역량 센터에서 알루미늄으로 3D 프린팅된 교체용 버스 부품에 대한 첫 번째 요청이 검토되고 있습니다. 승용차 분야의 분석 팀도 현재 적합한 잠재적 응용 분야를 고려하고 있습니다.

소규모 시리즈 및 고급 개발을 위한 기회

"적층 제조는 신차(한정판)의 소량 생산에도 적합합니다. 3D 프린팅 전용 부품을 체계적으로 개발하면 생산 비용을 더욱 절감하고 품질을 최적화할 수 있습니다. 3D 프린팅은 차량의 사전 개발 단계에서도 특히 의미가 있습니다. 적층 제조를 사용하면 기존 생산 공정에 비해 적은 수량을 더 비용 효율적으로 더 빠르게 생산할 수 있습니다."
야스민 아이클러, 다임러 AG의 미래 기술 책임자

이는 전기 자동차뿐만 아니라 내연기관 차량에도 동일하게 적용됩니다. 예를 들어, 3D 프린팅은 전기 자동차의 배터리 냉각 라인을 운반하는 통합 베이스 플레이트 생산에도 매우 적합합니다.

표준으로 제공되는 높은 제품 품질

항공 및 항공우주 분야에서 사용되는 부품에 고강도 알루미늄/마그네슘/스칸듐 합금(Scalmalloy®라고도 함)을 사용하는 등 높은 제품 품질이 파일럿 시설의 표준으로 제공됩니다.

자동차 부문에서는 시범 프로젝트 기간 동안 소재 특성이 지속적으로 개선된 고전적인 알루미늄 합금(AlSi10Mg)이 사용됩니다. 특히 소재의 강도와 마감 품질은 협력이 시작된 2년 전에 비해 크게 개선되었습니다.

전망 전망이 좋은 생산 방법으로서의 3D 프린팅

지금까지의 모든 품질 검사가 유망한 결과로 통과되었으므로 이제 엄격한 산업 표준 VDA 6.3의 요구 사항에 따라 감사를 위한 준비가 진행 중입니다. 이는 다임러에서 계약 인쇄 공급업체의 대량 생산 부품 공급을 위한 전제 조건 중 하나입니다. 전체 적층 제조 생산 체인의 자동화를 통해 향후에는 기존 방식으로 제조된 부품과 동일한 신뢰성, 기능성, 내구성 및 경제성을 갖춘 대량 생산이 가능해질 것입니다. 신차 부품은 설계 단계에서 3D 프린팅에 최적화할 수 있으므로 비용 측면에서 더 많은 이점을 기대할 수 있습니다. 3D 프린팅은 특히 전기 자동차에 관심이 많은 경량화 이점도 제공합니다. 교체 부품의 경우, 3D는 부품을 '주문형'으로 생산할 수 있기 때문에 향후 창고 보관 비용을 절감할 수 있는 이점을 제공합니다. 다임러에서는 이러한 미래 비전을 "디지털 스톡", 즉 디지털 제조 데이터의 중앙 집중식 가용성을 통해 3D 프린팅을 사용하여 교체 부품을 분산 생산할 수 있도록 하는 것이라고도 합니다.

보시다시피 3D 프린팅은 자동차 및 항공우주 분야에서 매우 다재다능하고 비교적 최근에 등장한 생산 방법으로 자리를 잡아가고 있습니다.

프로젝트 파트너

프리미엄 에어로텍
프리미엄 에어로텍은 에어버스 항공기의 양산에 티타늄 합금으로 만든 3D 프린팅 부품을 공급하는 세계 최초의 부품 제조업체입니다. 이 회사는 항공 분야의 글로벌 기업입니다. 핵심 사업은 금속 및 탄소 섬유 복합 재료로 만든 항공기 구조물의 개발 및 제조입니다. 이 회사는 독일 아우크스부르크, 브레멘, 함부르크, 노르덴함, 바렐에 사업장을 운영하고 있습니다. 프리미엄 에어로텍은 이곳에서 공동 프로젝트에 관련된 전체 생산 공정을 책임졌습니다.

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EOS
EOS는 금속 및 폴리머의 산업용 3D 프린팅 분야에서 세계 최고의 기술 공급업체입니다. 1989년에 설립된 이 독립 기업은 적층 제조 분야의 종합 솔루션을 제공하는 선구자이자 혁신 기업입니다. EOS 시스템, 재료 및 공정 파라미터로 구성된 제품 포트폴리오는 고객에게 제품 품질과 제조 공정의 장기적인 경제적 지속 가능성 측면에서 중요한 경쟁 우위를 제공합니다. 공동 프로젝트의 일환으로 EOS는 완전한 3D 프린팅 기술과 관련 소프트웨어 솔루션은 물론 생산 체인을 연결하고 관리하기 위한 제어 센터를 제공했습니다.