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3D프린팅을 어떻게 접목시키죠?
2017-04-07 14:05:51

3D프린팅 / 적층가공 시장이 많은 사람들의 관심과 함께 지속 성장하고 있습니다. 몇일 전 공개된 Wohlers Report에 따르면 작년 시장규모가 $6.063bil (약 6.9조원)이라고 했습니다. 물론 오늘 공개된 삼성전자의 1분기 영업이익이 9.9조원(매출액 50조원)인 거에 비하면 정말 새발의 피이긴 하지만 꾸준히 20%가까운 성장을 하고 있다는게 중요하겠죠.^^

신기술이 확산됨에 따라, 각 회사들은(특히 제조업) 기술을 사업에 어떻게 적용시킬 것인가 하는 고민이 많을 것입니다. 제조를 위한 하나의 도구로만 생각할 것이냐, 아니면 프로세스의 변화로 받아드릴 것이냐에 따라 결과는 많은 차이를 보일 것으로 예상되는데, 단순한 제조용 도구로 받아드린다면 제품의 성능 스펙에만 관심을 가질 수 밖에 없겠지만, 전체 프로세스의 변화로 생각한다면 현재 공정과 미래 공정에 대한 더욱 깊은 고민을 하게 될 것입니다. 
제품 스펙이야 프린터 제조사의 경쟁에 따라 자연스레 높아질 수 밖에 없을텐데, 3D프린팅을 사업모델에 접목시키려는 회사가 인식의 개선없이 여기에만 집중하면 장기적으로 경쟁에서 밀릴 수 밖에 없겠죠.

3D프린팅 관련 여러 세미나에서 현 제조업 종사자들이 회사 내 3D프린팅 접목사례들을 발표하는 것을 몇번 본 적이 있었는데, 단순한 도구로만 보고 있다는 생각을 지울 수가 없어서 많이 아쉬웠었습니다.

오늘은 Engineering.com에서 미국 캐터필러社가 어떻게 3D프린팅을 접목시켰는지에 대한 소식을 전했는데, 내용이 좋아서 원문을 거의 직역해서 소식으로 전합니다.  


How do you integrate 3D Printing into a big business? Ask Caterpillar 
(큰 사업체에 3D프린팅을 어떻게 접목시킬까요? 캐터필러에 물어보세요.)

3D프린팅이 신속조형(Rapid Prototyping)단계를 넘어서는 도구로 점점 더 많이 적용됨에 따라, 기업들은 효과적으로 이를 통합하는 방법을 배우고자 할 것입니다. 하지만 어떤 회사는 최종부품을 완전히 적층가공(AM)으로 만드는 것을 원하지 않을 수도 있고, 당장 그렇게 할 수도 없을지도 모릅니다.

캐터필러(Caterpillar Inc.,)의 적층가공 제품 매니저 Stacey DelVecchio에 따르면 최고의 전략은 "크게 생각하고, 작게 시작하고, 신속하게 행동하는 것 (think big, start small, act fast)"이라고 합니다. 이 말은 그녀가 2017 AMUG(Additive Manufacturing User Group) 컨퍼런스에서 캐터필러라는 거대 장비 제조사에서 적층가공의 경험을 설명하면서 조언한 것입니다. 다른 큰 기업에서도 캐터필러의 모델을 고려해볼만한 가치가 있어보입니다.


캐터필러에서의 적층가공의 탄생

캐터필러에서의 3D프린팅의 역사는 어떤 면에서 DelVecchio 자신의 역사를 반영합니다. "1991년에 우리는 처음으로 SLA장비를 구입했어요. 우리의 신속조형 연구소에 있었고, 우리는 수년동안 이 연구소를 만들었어요. 대부분의 우리 엔지니어들은 이 연구소를 봤고, 그 장비를 사용했죠. 그것은 많은 사람들이 다른 방법으로 얻을 수 있는 기술이 아니었어요. 우리는 잘 갖췄고, 시각화했고, 몇몇 아름다운 모델들을 만들었어요. 그 모든 것이 제 주위에서 일어났고, 25년이 넘었네요."

일단 데스크탑 3D프린터가 현실이 된 이후에는 캐터필러의 엔지니어들은 자신들의 책상에 앉아서 그것들을 보기 시작했습니다. 데스크탑 장비들은 고급 적층가공 프로세스가 필요할때까지, 초기 디자인 반복작업과 시각화 작업에 유용합니다.

시간이 지남에 따라, 특히 기술이 성숙되면서 캐터필러는 사업전체에서 적층가공의 사용범위를 좀 더 광범위하게 확대하고자 했습니다. "신속조형(Rapid prototyping)과 시각화의 용도로 사용하는 것에 문제가 있진 않았지만, 우리가 결정한 것은 혁신의 관점에서 다음단계로 이동하기 위해 적층가공을 사용하는 것이었어요." 라고  AMUG에서 청중들에게 DelVecchio가 말했습니다.


Nomadic Printers, AM Summits and Design Competitions

DelVecchio는 캐터필러가 이렇게 큰 글로벌 풋프린트를 갖게된 해답은 작은 시작(Start Small)이었다고 말합니다. 이것은 광범위한 시행 전에 테스트 파일럿 프로그램을 시작하고, 얼리 어답터들과 함께 일해보는 것을 의미합니다.

그녀의 말에 따르면 이 전략은 "Nomadic Printer Program"을 탄생시켰습니다. 캐터필러의 한 진취적인 경영진은 그녀에게 ROI를 신경쓰지말고 적층가공 장비를 구매하도록 지시했고, 결국 6대의 적층가공 장비(uPrints, Fortus250, Objet, HD Max)구매로 이어졌습니다.

이 프린터들은 엔지니어들이 원하는대로 기술을 실험할 수 있는 권한을 받은 미국 전역의 캐터필러 제조 공장들에 배치되었습니다. DelVecchio가 말하길, 이 프로그램은 몇몇 성공사례를 낳긴 했지만, 엔지니어들은 그녀에게 연락해서 '이 프린터로 무엇을 출력해드리길 원하나요?'하는 질문들을 받게 만들었다고 합니다.

좀 더 형식을 갖춰 직원들과 엔지니어들에게 이 기술을 교육하기 위해, 회사는 팀들이 기술에 대해 좀 더 진지하게 생각해볼 수 있도록 만들어진 세션과 PT로 이루어진 "AM summit"을 열었습니다. DelVecchio는 이것은 "Design for Additive"워크샵 - 이 기술의 필요성을 이미 이해하고 있는 팀원들이 특정한 문제 해결을 위해 적층가공을 위한 실질적인 디자인을 시작해보는 것 - 과 함께 올해 적층가공에 좀 더 방향적인 접근으로 진화할 것이라고 말했습니다. 


The AM Factory

25년 전 시작한 이래로 신속조형 연구소 또한 진화했습니다. 작년에 캐터필러는 적층가공공장(Additive Manufacturing Factory)을 공식 오픈했습니다. 이 공장은 일리노이 모스빌에 위치한 캐터필러의 글로벌 R&D센터에 위치하고 있습니다. 이 프린터들은 적층가공 혁신 그룹에게 R&D그룹에 접근을 제공하고 그들로부터 영감을 얻을 뿐만 아니라, 적층가공 공장을 정기적으로 대중과 임원들에게 공개합니다.

이 공장은 10대의 산업용 3D프린터를 보유하고 있습니다. 처음 6개월 동안은 3D프린팅 서비스가 직원들에게 무료로 제공되었지만, 불필요한 수요증가로 인해 'material-only' (재료비는 직접내도록 하는 서비스)로 변경되었습니다.

"우리는 material-only 모델로 변경했습니다. 개인적으로는 초기단계에 좋은 모델이라고 생각해요. 사람들에게 약간의 *skin in the game 느낌을 갖도록 해주죠. 재료비는 얼마 안되지만, 완전히 부담되는 비용은 아니에요." 이 시설은 이제 후공정 임금비용, 공장 임대료, 기계 비용이 산정된 완전한 비용을 부과합니다. (*skin in the game: 게임 참가자가 직접 비용을 대면 책임감으로 게임 승률이 높아지는 것)


The Future of AM at Caterpillar

DelVecchio는 지금까지도 적층가공은 이미 캐터필러에 영향을 주었지만 앞으로 그 영향은 더 커질 것으로 예상했습니다. 자회사 Solar Turbines을 통해 첫번째 엔드파츠인 독특한 형상의 fuel swirler를 만들었습니다. 서피스 툴과 시제품 또한 직접 3D프린트했습니다. 캐터필러가 보유하고 있는 카본의 M1 3D프린터를 이용하여, 애프터마켓 사업용 탄성 그로밋(grommet)을 3D프린트할 수 있었습니다. 애프터마켓 사업은 회사에 크게 중요한 역할을 하는 것은 아니지만 적층가공 전략을 추진해나가는데 중요한 역할을 하게 될 것이라고 합니다.  

"애프터마켓 사업은 우리 비지니스 모델에 필수적이에요. 우리는 생산 중단 후에도 25년 동안 장비를 지원할 예정이에요, 일부 부품은 실제로 오랜 기간 동안 생산 중에 있죠. 50년 전에 설계된 것을 지원하는 것이 우리에게는 드문 일은 아니에요"

이런 사업과 다른 사업의 측면들에 효과적으로 대응하기 위해, 회사는 재고들의 일부를 3D스캐닝하여 디지털화하려고 합니다. 궁극적으로 가상 인벤토리를 만드는 것입니다. 하지만, 그전에 여전히 해야할 일들이 남아있습니다. 

캐터필러는 또한 적층가공 세계에 더욱 깊이들어가기 위한 파트너쉽을 찾고 있습니다. 최근 FIT AG과 알루미늄과 티타늄 파츠를 3D프린트하는 3년 계약을 맺은 것도 이 일환입니다. 이와 별도로 적층가공 혁신을 함께 추진할 공급업체, 대학, 단체 들을 찾고 있습니다.

DelVecchio는 적층가공에 대한 회사의 투자가 결국 회사를 좀 더 유연하게 만들고, 초대형 장비들에게도 혁신을 실현할 수 있을 것이라고 믿습니다. 하지만, 이 회사가 엔드파츠를 적층가공으로 만들어내기 전까지, 먼 길을 가야만 했었습니다. 적층 가공 기술을 광범위하게 적용하기를 고려하는 다른 큰 기업들에게 주는 교훈은 아마 크게 생각하고, 작게 시작하고, 빨리 움직이는 것(Think big, start small, act fast)일 겁니다.

In one project, Caterpillar 3D printed 36 different track links before moving to end production, saving $160,000 in time and labor. (Image courtesy of Caterpillar.)


Think Big, Start Small, Act Fast


크게 생각하고, 작게 시작해보고, 빨리 움직이라는 것이 결론입니다.
아무래도 직역하다보니, 내용이 매우 매끄럽지 못한 점 이해바랍니다.
기업의 입장에서 당장 ROI를 생각하지 않을 수는 없지만, DelVecchio의 말처럼 기업의 유연성 증대 등 눈에 당장 보이지 않는 것들이 나중에 큰 차이를 만들 수 있음을 생각해봐야 하는 것 같습니다. 

 

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