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GE, 어떻게 3D프린팅을 사용할 것인지에 대한 insights
2017-03-06 16:19:32

산업계에서는 3D프린팅이라는 용어보다는 일반적으로 같은 의미로 AM(Additive Manufacturing, 적층 제조) 또는 RP(Rapid Prototype)이라는 용어를 많이 사용합니다.
이 글에서 AM이라는 용어는 3D프린팅가 같은 의미로 혼용되어 있으니 참고하세요.

 

2월 21~23일에 영국 런던에서 개최되었던 Additive Manufacturing for Aerospace, Defence and Space(AMADS) 컨퍼런스에서 GE Corporate Supply Chain and Operation의 적층기술 리더인 Dr. Edward D.Herderick 씨가 어떻게 3D 프린팅이 회사의 성공의 핵심인지에 대한 강연을 하였습니다.
Edward Herderick씨는 GE의 supply chain에 AM기술 도입을 지원하는 업무를 하고 있습니다.

GE는 작년에 Arcam과 Concept Laser 사를 인수했죠. 이 건은 지금까지 3D프린팅 역사상 가장 큰 deal이었습니다. 

 

금속 3D프린터로 제작한 Fuel Nozzle

GE의 AM(적층 제조)은 이 인수건으로 시작한 것은 아닙니다.  
Herderick씨의 주요 강연 내용은 "금속 AM분야의 30년동안의 기술 발전이 이제는 산업 프로세스가 되었다"는 점입니다.
Herderick은 GE의 현재 Chief Productivity Officer와 Senior Vice President인 Philippe Cochet이 오래전에 말했던 문구를 인용했습니다.  "intelligent 장비들과 함께 디지털 연결(digital connectivity)의 활용(application)은 우리 직원들의 기술을 향상시킬것이다."

자격과 인증(Qualification and Certification)에 대한 주요 포인트는 "모든 금속 3D프린터 장비는 주조(foundry)"라는 것입니다 그리고, 공급업체가 소재 특성(material properties)에 있어서  중요하다는 것입니다.
그러나, 적층 제조된 부품들의 품질 검증은 다른 아주 중요한 프로세스들과 동일하게 검사가 될 것입니다. Herderick씨는 "특성은 다르겠지만, 우리가 품질을 검증하는 방식은 동일한 것입니다."라고 말하였습니다.
이 말은 AM과 관련된 모든 공급업체 파우더(powder, 금속 분말 소재) 인증,  process qualification, 소재 인증, 공급업체 인증을 다른 것들과 마찬가지로 진행하겠다는 것입니다.
Herdeick씨는 "세부적인 것들은 다르겠지만, 방식은 동일하다" 라고 표현을 했습니다.

3D프린트로 제조된 부품들은 다양한 분야에서 매우 중요하게 사용될 것이므로 품질 검증이 중요합니다.
Concept Laser의 QM meltpol monitoring 같은 것들, 모든 LEAP 노즐에 행해진 GEIT X-ray CT, 비파괴 검사(non-destructive testing)같은 것들을 통해서 말입니다.


적층 제조의 가치
Herderick씨는 산업용으로서의 AM은 3가지 level로 분류를 합니다.
Level 1은 component thinking
Level 2는 Systems thinking
Level 3는  AM에 맞는 제품 디자인.  기존 제품과 디자인을 바꾸는 것 또는 허물어뜨리는 것(DfAM - Designing for Additive Manufacturing)

하나씩 예와 함께 살펴보면요.
Level 1 - component thinking
이미 잘 알려진 CFM LEAP-1A Fuel Nozzle 은 level 1 에 해당합니다. AM 기술을 적용하여 기존의 20개 파트로 구성되어 있는 제품을 하나로 줄인것 입니다. 이 것은 올해 Turkish Airway와 737 MAX에 사용됩니다.
(LEAP  노즐에 대해서는 아래 링크 중간부분을 참조하세요. http://www.3dguru.co.kr/bbs/newsroom/10355 )

GE에서 AM을 사용하는 Business Unit은 Aviation, Power-land based gas turbines, transportation 입니다. 

Level 2 - Systems thinking
하나의 사례로 들 수 있는게 CT7 연소기(combustor) 입니다. 이것은 엔진 관련되어 18개월동안 진행했던 프로젝트였습니다. 100개의 부속들을 하나로 통합했습니다. 이를 통해 크게 금속의 온도를 떨어뜨릴 수 있는데, GE의 자료에 의하면 40% 정도 온도를 내렸다고 합니다.

Level 3 - DfAM
오늘날 GE는 Level 3 또는 DfAM(Designing for Additive Manufacturing)에 있다고 합니다.
하나의 사례로 Advanced Turboprop Engine(ATP)을 듭니다.
AM 기술을 이용하여 855개의 파트를 12개로 줄였고, 새로운 프로세스로 모든 주조과정을 없앴습니다. 물론, 약간의 주물(casting)이 여전히 필요하긴 하지만 말입니다.
ATP는 연료 연소를 20% 줄이고, 무게를 5% 줄였고, 테스트 기간을 12개월에서 6개월로 단축하였습니다.

 


"이것은 완전히 파괴적이고 왜 우리가 이렇게 흥미로워하는 것이다"  
담수 시설을 위해 3D프린터로 출력된 미니 터빈

 


AM 미래
프리젠테이션의 결론에서 Herderick씨는 AM이 가야할 길과 가기위해 필요한 것들에 대해 얘기했습니다.
좀 더 크고 빠른 3D프린터 장비가 필요하고 이런 장비를 디자인할 수 있는 발명가와 연결되야 한다고 말했습니다. 또한 주요한 요소가 소프트웨어이고, 예전에는 상상도할 수 없는 것들을 만들어내는, 기존 디자인들을 재생산해낼 수 있는 능력도 함께 말입니다

프리젠테이션을 마무리하며, AM기술이 기업들에게 부여하는 자유(기회)는 가능한 것의 경계를 찾아내야 한다는 것입니다 그리고 "이제 설계자들은 다시 일을 추진해야 한다.(now the designers are driving things again)" 는 것입니다.

<3DGURU's opinion>
GE는 이미 산업계에서 3D프린팅을 시제품 수준이 아닌 실제 산업용 제품을 생산하고 있는 회사라서 이 기사에 더 관심이 가더군요.
GE는 작년에 Arcam과 Concep Laser 를 인수하기전에, LEAP Engine injection nozzle을 3D프린터로 제작하여 많은 관심을 받았었죠.
많은 회사들이 산업용 3D프린터를 사용하고 있지만, 대부분 설계 검증이나 시제품 용도로 사용되고 있습니다. 왜냐하면, 현재의 3D프린터의 기술 수준으로는 양산품을 만들기에는 미흡한 점이 많기 때문입니다. 사용 소재 또한 그러한 제약중의 하나입니다.

GE가 제품생산에 3D프린터를 사용한 사례를 모든 산업에 적용할 수 있는 것은 아닙니다.
 3D프린터를 실제 제품에 사용하는 예가 늘어나고는 있지만, 아직은 한정적이라는게 현실입니다.
현재의 기술력을 감안해 보면, 적용 산업군에 따라 다르기 때문입니다. 물론, 3D프린팅의 기술이 발전함에 따라 그 분야는 점점 커지겠지만 말입니다.
금속 3D프린터가 각광을 받고 있고, 최근에 판매댓수가 급격하게 늘어나고 있는게 GE의 사례가 이를 증명하고 있는게 아닌가 싶습니다.

Herdeick씨 정보를 검색을 해보니, GE에 입사하기전에 rp+m 이라는 회사(rp+m은 rapid prototype+manufacturing의 약자)에서 제조회사들이 3D프린팅 기술을 도입하는 것을 도와주는 일을 하는 등 여러 회사에서 AM관련된 일을 하신 전문가더군요.

GE는 자사의 엄격한 품질관리 프로세스를 3D프린터 관련 소재 및 장비에도 똑같이 적용하여 품질을 보증하겠다고 합니다. 중요한 포인트입니다. 제대로 품질검사가 안된 제품이 비행기 엔진에 들어간다는건 상상하기도 싫으니까요. 
저는 개인적으로 GE에서 3D프린터로 생산하는 제품의 불량률이 얼마나 될지 궁금합니다.^^

Level 1,2,3 이렇게 3단계로 나누어서 3D프린팅 기술을 현업업무에 적용하는 단계를 분류한 것은 상당히 실용적인 듯 합니다. 으로 유용해 보입니다.  
무언가를 평가하기 위해서는 측정지표가 있어야 하듯이, 큰 그림으로 봤을때 이러한 leveling을 통해서 3D프린팅의 활용 및 도입정도를 평가하는데 도움이 될 수 있기 때문입니다.

3D프린팅의 장점으로 디자인 자유도, 경량화 등 여러가지가 있는데, 이러한 점들을 예를 들어서 잘 설명해 주신 것 같습니다.
이러한 부분에 대해 정리한 글은 아래 링크를 참조하시면 좀 더 좋을 것 같습니다.

http://www.3dguru.co.kr/bbs/newsroom/10265

 

이글의 사진은 아래 원문글의 사진을 사용했습니다.

원문 링크 : https://3dprintingindustry.com/news/insights-ge-using-additive-manufacturing-additive-technologies-leader-106685/
 
이상입니다.

 

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