지난 한 해 동안 제조 및 공급망에서 3D 프린팅 즉 적층 제조(AM)가 프로토타입 제작뿐만 아니라 중소량 규모의 부품 생산 영역에서도 진지하고 성숙한 제조 기술이 되어가고 있음을 보여 주고 있다.

다음은 3D 프린팅 산업과 2022년 이후 이 기술을 사용하는 산업에 큰 영향을 미칠 것으로 예상되는 6가지 주요 동향이다.

1. 새로운 시대: 더 크고, 더 빠르고, 더 저렴한 시대

3D 프린팅(AM) 기술이 빠르게 발전하고 있는 가운데 점점 더 커지고, 더 빠르고, 더 저렴해지고 있다. 최종 부품의 요구 특성을 충족시키기 위해 전문화된 소재에 대한 수요가 증가함에 따라 사용 가능한 다양한 옵션 범위와 유형의 개발도 계속 추진되고 있다. 

차세대 3D 프린터, 특히 산업용 솔루션의 핵심은 보다 광범위한 고급 재료를 처리할 수 있는 능력이다. 이것이 기업에게 이전에는 불가능했던 적층 제조(AM)의 혜택을 누릴 수 있는 문을 열어주기 때문이다.

기계의 가격은 여전히 높지만 프린팅 속도 증가로 인해 부품 생산 단가 는 저렴해지고 있다. 점점 더 많은 기업이 3D 프린팅으로 전환하고 있어 이러한 발전은 가속화될 것이다. 이중 압출 같은 공정에도 3D 프린팅의 다양성은 점점 증가하고 있어, 보다 광범위한 산업 분야로 3D 프린팅이 보급되고 있음을 목격하고 있다. 개발이 크게 촉진될 것 같은 또 하나의 추세는 지지 구조물을 사용하지 않는 프린팅으로 AM이 가능한 적용 범위를 넓히는 것이다. 전문가의 입장에서 보면 생산 코스트와 프린팅 시간을 절약할 수 있는 가능성이 높다.

2. 공급망 통합 접근방식으로서의 적층제조(AM)

공급망 통합을 극대화하기 위해 제조업체는 다양한 프린터뿐만 아니라 재료, 그리고 중요한 것은 다른 업계 전문가와의 연결이 필요하다. 또한 3D 프린팅의 잠재력을 극대화하기 위해 서로 다른 시스템 간의 상호 운용성도 중요해지고 있다. 3D 프린팅 생산 및 후처리 공정의 자동화와 사용성 통합은 앞으로 중요한 추세가 될 것이다.

AM은 설계에서 재료, 디지털 재고, 생산 및 납품에 이르기까지 개별 단계가 하나의 프로세스로 결합되는 전체론적이고 안전한 플랫폼의 일부로 완전히 새로운 공급망 접근 방식으로 제공하게 된다. 제조기업들이 4차 산업혁명을 향해 노력하고 있는 가운데 자동화되었지만, 완전한 플랫폼 제공으로 서비스의 변화를 주도할 것이다.

3. 개별 파트너십에서 에코시스템으로 전환

파트너십으로 상호 이익과 시너지를 창출하여 최종 고객에게 더 나은 제품을 제공할 수 있다. 파트너십으로 산업계에서 3D 프린팅은 생산 규모를 확장시키는 주요 도구임이 입증되었다. 그러나 2022년 이후 보다 포괄적인 협업이 필요하다. 표준은 함께 개발되어야 하며, 프린터와 후 처리 공정 시스템이 함께 작동할 수 있어야 하고, 수집된 생산 데이터는 프린터와 재료의 개선으로 이어져야 한다.

전문가의 관점에서 볼 때, 최고의 솔루션을 달성하기 위해서는 긴밀한 협업이 필수적이다. 한 단계 높은 서비스를 제공하기 위해서는 전 세계 서비스 제공업체, 재료 생산업체, 프린팅 공정이 연결되는 생태계 구축이 이루어져야 한다. 긴밀한 협업과 영구적인 교류가 있어야만 고객에게 최상의 솔루션을 제공할 수 있다.

4. 적층제조(AM) 산업화의 일환으로 보안 및 품질보증

3D 프린팅은 현재 산업을 지속적으로 변화시키고 있으며, 기업들은 점점 더 많아지는 고객의 요구에 부응하기 위해 이 기술을 채택하여 보다 더 통합된 생산 환경을 만들어 가고 있다. 그러나 산업계의 생산에 적층제조가 활용 되기 위해서는 3D 프린팅으로 생산한 부품이 필요한 품질 요구 사항을 충족할 수 있다는 확신을 가져야 한다. 또한 데이터 소유권도 중요한 역할을 할 것이다. 지적 재산권도 제도도 3D 프린팅 업계에서 확립되어야 한다. 앞으로 데이터 관리가 큰 화두가 될 것이다.

품질 보증의 관점에서 생산 파트너를 신중하게 선택하고 그들의 능력을 점검하며 반복 가능한 용도에 적합한 부품인지 보장하여야 한다. 

설계 데이터를 보호하기 위해서는 추가적인 단계가 필요하다. 또한 데이터를 암호화하여 제조 매개변수를 적용하고 부품은 요청된 수량 및 자재만 사용하여 생산하여야 한다. 제조 데이터를 수집하고 분석함으로써 오류를 신속하게 탐지하여 공정을 개선하고 모든 품질 요구 사항을 충족할 수 있도록 하여야 한다.

5. 탄력적인 공급망 구축

오늘날 COVID-19와 국경을 넘나드는 무역 분쟁 같은 지정학적 문제 또는 심지어 배가 수에즈 운하에 갇히는 등 예기치 못한 것으로 인해 공급망의 취약성이 나타나고 있다.

3D 프린팅은 과거에 이미 이러한 문제에 대한 해결 방안으로 사용되어 왔으며 앞으로도 그 사용이 증가할 것으로 예측한다. 공급망의 분산화와 수요자 입지에 가까운 온 디멘드 생산으로 이 기술은 공급망을 더 빠르고, 더 강하고, 더 탄력적으로 만들 것이다.

3D 프린팅은 물리적 재고는 모든 공급망에서 약점으로 작용하는데 부품을 물리적 창고가 아닌 디지털로 보관할 수 있기 때문에 스토리지 및 운송 비용 모두 절감된다. 디지털 웨어하우스를 사용하여 부품을 주문하면 위치, 기능 및 생산 능력에 따라 최적의 가장 적합한 생산 파트너에게 부품을 자동으로 보낼 수 있다. 부품은 언제 어디서나 생산될 수 있으므로 물류에서 CO²를 줄이고 공급망 복원을 향상시킬 수 있다.

6. 지속 가능성 향상

최종 고객의 요구, 공식 규정, 심지어 도덕적 의무까지도 기업의 지속 가능한 생산과 공급망을 점점 더 엄격하게 요구하고 있다. 이러한 경향은 3D 프린팅 분야에서도 나타나고 있는데, 이에 부응한 실천 사례로 생산 중 재료 낭비와 폐기물을 줄일 수 있는 것이다. 3D 프린팅용 부품을 정밀하게 설계함으로써 기존에 다른 가공에서 부품의 불필요한 모서리부를 따내는 작업과 폐기되는 양이 획기적으로 감소되어 생산에 사용되는 재료를 줄일 수 있다. 

또한 위에서 언급한 바와 같이 주문 분산형 디지털 웨어하우스의 역할을 목적으로 3D 프린팅을 사용할 경우, 재고 및 관련 폐기물의 부품 수와 운송 중 CO² 배출량을 줄이는 효과가 있다.

앞으로 3D 프린팅은 기업의 지속가능성 전략의 일환으로 점점 더 많이 사용될 것으로 예상된다. 

기술의 지속 가능성을 더욱 향상시키기 위해서는 생산 중 에너지 소비가 감소되어야 한다. 3D 프린팅은 이미 이 분야에서 엄청난 발전을 입증하고 있다. 

또한 재활용, 재사용 및 생분해성 플라스틱 같은 지속 가능한 3D 프린팅 소재의 개발 및 사용도 증가하고 있다.

출처 : manufacturingtomorrow​