선택적 레이저 소결(SLS)이란 빌드 챔버 내부에서 레이저가 하나의 얇은 분말 층을 다른 층 위에 소결하여 수직 방향으로 파트를 만드는 적층 제조 공정을 의미합니다. 이 3D 프린터는 플라스틱 분말 입자를 사용하지만 일반적으로 다중 제트 융합(MJF) 또는 금속 레이저 소결(DMLS 또는 SLM) 프린터 같은 다른 분말 베드 융합 3D 프린팅 시스템과 동일 제품군으로 간주합니다. 이런 식으로 파트를 제작하면 몇 가지 유리한 점을 얻을 수 있습니다.

먼저, 프린팅을 진행하는 동안 분말가 제작 중인 파트를 둘러싸 서포트 구조가 필요하지 않으며 서로를 관통하는 체인, 기능하는 조립체, 리빙 힌지 같은 복잡한 기하학적 형태를 손쉽게 제작할 수 있습니다.

또다른 장점은 재료 자체에 있습니다. SLS 3D 프린터를 이용하면 강력하고 내구성이 있으며 온도에 강하고 오래 지속되는 파트를 제작하여 프로토타입의 기능을 테스트하거나 최종 사용품에 적용할 수 있습니다. 디자인, 엔지니어링, 제조 커뮤니티에서는 이미 나일론 같은 SLS 3D 프린팅 소재를 광범위하게 사용하고 있으며 사출 성형이나 적층 제조 중 어느 한 분야에서도 가리지 않고 두루 사용하고 있습니다. 

복잡한 기하학적 구조의 파트를 생산할 수 있고 재료의 속성이 진보한 것 외에도, 사내에 SLS를 도입한다는 의미는 기업이 자사의 생산 과정에서 더 많은 부분을 제어할 수 있다는 의미가 됩니다. Fuse 시리즈 프린터는 직관적으로 디자인되어 워크플로를 쉽게 제어할 수 있고 설치공간은 컴팩트하여 기업의 기존 시스템에 매끄럽게 맞아 떨어지도록 통합할 수 있습니다. Fuse Sift 분말 언패킹 및 재생 장치와 Fuse Blast 미디어 블라스팅 및 폴리싱 시스템은 후처리 단계의 복잡성을 제거합니다. Fuse 시리즈의 멀티 빌드 챔버 워크플로를 사용하면 최소한의 인력으로 연속 생산이 가능합니다.

기존의 산업용 SLS 3D 프린터는 사출 성형으로 제작하는 플라스틱을 대체하거나 시뮬레이션용 부품을 생산할 수 있는 유일한 3D 프린팅 옵션이었지만, 제조업체가 사내에서 활용하기란 거의 불가능했습니다. 돌이켜보면, 유일하게 사용할 수 있었던 SLS 프린터는 사용하기에 너무 복잡했고 산업용 HVAC를 비롯하여 특수한 인프라스트럭쳐가 필요한데다, 가격은 $250,000 근처에서 시작하여 솔루션을 완전히 갖추려면 이 비용을 훨씬 상회하는 고가였어서 접근하기가 녹록치 않았습니다. 3D 프린팅이 널리 사용됨에 따라 특히 내구성 및 기능성이 가장 중요한 제조 및 최종 사용 분야에서 SLS 파트에 대한 수요가 기하급수적으로 증가했습니다.

대행 업체와 계약 제조업자는 강도가 높고 경량인, 내구성 강한 파트에 대한 수요에 SLS가 하나의 선택사항이라고 응답해왔습니다. 기업들은 대개 스스로 기계를 구매할 수는 없었지만 부품 하나당 몇 백 달러를 지급할 여유가 있었으며 특히 사출 성형 버전의 금형을 제작하는 데 수천 달러를 지출하는 것과 비교해보면 그 정도는 지출할 수 있었습니다. 마찬가지로 대부분의 기업은 자사 시설에 대형 장비를 수용할 수 없었지만, 서비스 대행업체와 계약업체는 이러한 장비를 운용하는 데 필요한 충분한 공간과 숙련된 인력을 보유하고 있었습니다.

하지만 파트 공급업체는 매주 수천 건은 아니더라도 수백 건의 부품 요청을 처리하고 있습니다. 주문의 크기와 수량에 따라 프린터가 다시 작동하는 데 필요한 리드타임은 수 주에 이를 수 있으며 유지보수가 필요한 경우 과정은 그 보다 오래 걸리게 됩니다. SLS 설계 지침에 익숙하지 않은 주문자의 경우 설계를 변경해야 할 수 있으며 설계자와 외부 계약자가 전화, 이메일 또는 비디오를 통해 의견을 주고받으면 일정이 더 연장될 수 있습니다. 사내에서 같은 디자인을 반복하는 작업은 디자이너와 기술자가 모두 사내에서 프린팅 최적화에 대한 지식에 접근할 수 있을 때 빨라집니다. 

하루가 끝나갈 무렵이면 비용과 리드타임은 쌓이고 처음에 기업이 SLS 3D 프린팅을 선택하게 했던 이점들은 사라져버립니다. 이렇게 계산해보면 타당성이 없고 제조업자들은 SLS 3D 프린팅을 선택한 결과 응용 분야가 좁아지고 전체 잠재력을 잃게 됩니다.

대행 업체에 SLS 부품을 많이 요구하는 이유는 부분적으로 SLS를 채택하는 것이 이상적인 기술 응용 분야의 범위가 늘어나고 있기 때문입니다. 사내에 이러한 수요를 충족할 능력을 갖추게 되면 제조업체는 경쟁사와 차별화할 수 있고 반복 작업을 더 광범위하게 진행할 수 있으므로 공급망 중단에 직면했을 때 더 탄력적으로 또는 교체품 및 수리가 필요할 때 더 민첩하게 대응할 수 있습니다.

3D 프린팅 기술을 가장 보편적으로 사용하는 분야는 프로토타이핑 분야입니다. 하지만 최종 사용자, 디자이너, 엔지니어, 기술자가 모두 서로 다른 위치에서 일한다면, 신속한 프로토타이핑은 이제 신속하지 않게 됩니다. 서로 다른 반복 작업 4가지를 동시에 대행 업체에 보내더라도 해당 부품을 다시 받고 테스트를 시작하거나 내부 피드백을 받는 데는 일주일 이상이 걸릴 수 있습니다. SLS를 사내에 도입하면 이렇게 생기는 주간 다운타임을 제거할 수 있습니다. Fuse 시리즈 SLS 프린터 중심으로 프로세스를 개발하면 사내 팀이 디자인, 테스트, 구현의 과정에서 협업할 수 있고 말 그대로 진정한 신속 프로토타이핑을 제작할 수 있습니다.

아직은 기존의 생산 방법을 사용하는 것이 효율적인 사례가 많기는 하지만 최종 사용품을 SLS 3D 프린터로 생산하는 것이 합리적인 사례가 몇 가지 있습니다. 이러한 사례에서는 제조업체가 계약자 또는 대행업체를 이용하기 보다 사내에서 생산하여 경쟁 우위를 얻게 됩니다.

애프터마켓 생산의 경우 제조업체는 설계, 테스트, 생산 단계에서 민첩성과 응답성이 필요한 비즈니스 모델인 OEM에서 비롯된 변화에 대응해야 합니다. 자동차 액세서리 제조업체인 Terra X의 경우, 고객 기반을 구축하면서 제품 테스트를 시작하려면 SLS 3D 프린팅 파트를 아웃소싱하는 편이 적합했습니다. 이후 수요가 증가함에 따라 마진을 개선하고 리드 타임을 단축하며 개발 주기를 단축하기 위해 Fuse 시리즈를 사용하여 생산을 인하우스로 전환했습니다.

인하우스 SLS 파트 생산은 2021년부터 공급망 문제가 대두되어 전통적인 제조 방법을 확실히 중단함에 따라 전 세계적으로 관련성이 높아졌습니다. 고객사들이 제품을 받아보지 못한 채 몇 달을 보내게 되면서 임시 해결책을 찾을 수 있었던 제조업체는 경쟁 우위를 확보했습니다. 그 이후로 무역 전쟁, 관세, 공급 제한 및 기타 사건으로 인해 글로벌 공급망에 혼란이 계속되면서 중소 제조업체에게는 인하우스 생산이 더욱 매력적으로 다가왔습니다.

사내에 SLS를 갖추고 있는 회사는 부족 분량에 동적으로 대응하고 기존에 도구로 사용했던 파트에 3D 프린팅 작업량을 집중할 수 있었습니다. Fuse 시리즈 프린터는 워크플로가 간단하고 재료 효율성이 높아 제조업체는 생산 비용을 낮게 유지할 수 있었고 경쟁업체가 부품이 도착하기를 기다리며 어려움을 겪을 때 고객에게 부품을 제공하는 데 도움이 되었습니다.

SLS 3D 프린팅은 파트당 비용과 리드 타임 측면에서 대량 생산에 적합한 솔루션입니다. 임시 제조, 애프터마켓 맞춤형 제작, 공급망 관리, 신흥 시장과 같은 생산 시나리오의 경우 SLS 3D 프린팅은 온디맨드 방식이 더 적합하며, 제조업체는 이러한 프린터를 인하우스에 보유함으로써 대응력, 민첩성, 효율성을 높일 수 있다는 추가적인 이점을 누릴 수 있습니다.

사출 성형과 3D 프린팅 사이를 오가며 필요에 따라 선택할 자금력이 없는 신생 기업이라면 이미 사내에서 프로토타입을 제작하는 데 사용했던 방법을 생산에 사용하는 것이 제품을 소개하고 수익 흐름을 만들기에 좋습니다. 신생 기업은 사내에서 제품을 3D 프린팅함으로써 시장에 진입하고, 고객 피드백을 얻고, 수익이 생기고, R&D 또는 제조에 재투자할 수 있으며 아마도 나중에 수요가 명백해지면 사출 성형으로 전환할 수도 있을 것입니다.

SLS 기술을 사내로 도입해오는 것 만큼이나 다른 기계의 교체 부품을 프린팅하는 것도 중요합니다. 제조 장비에서 사용할 수 있는 3D 프린팅 교체 부품의 디지털 저장소를 만들고 있는 기업이 점점 더 많아지고 있습니다. 기계에 예비 부품이 필요한 경우 주문형 3D 프린팅이 가능하므로 부품이 OEM 또는 대행 업체에서 도착할 때까지 며칠씩이나 기다리는 리드 타임을 절약할 수 있습니다 기계의 리드 타임은 매 순간 수익 손실이 발생하고 있음을 의미할 수 있으며, 사내 팀이 빠르게 SLS로 프린팅하여 손실을 최소화할 수 있다면 비즈니스는 손실을 완화할 수 있습니다. 

Formlabs 고객인 Eaton의 경우, Fuse 시리즈는 전기 유틸리티 장비를 대량으로 생산하는 올레안 제조 공장의 문제 해결사 역할을 해왔습니다. Eaton Olean 현장에서는 Fuse 1+ 30W와 Nylon 12 Powder를 사용하여 자동화 조립 라인의 거의 모든 생산 소모품을 교체할 수 있었습니다. SLS 3D 프린팅으로 제작된 그리퍼, EOAT, 스페이서, 픽스처, 지그 및 하우징은 생산 결과를 개선하고 비용을 절감하며 유지 관리, 수리 및 점검(MRO) 운영을 더욱 효율적으로 만들었습니다.

가격대가 합리적인 Fuse 1+ 30W는 설치 공간도 컴팩트하여 소규모 스튜디오 디자이너에서 대기업 제조업체에 이르기까지 모든 사람이 프린터를 설치할 수 있고 사내에서 산업용 품질의 SLS 3D 프린팅이 가능해 모든 애플리케이션의 부품당 비용을 낮추고 생산 속도를 높입니다. 

2020년 Fuse 1 출시 이후 Formlabs는 다른 3D 프린터 제조업체보다 더 많은 SLS 3D 프린터를 판매했습니다. 저렴한 가격, 컴팩트한 크기와 가벼운 무게로 프린터 설치가 용이하고 프린터, Fuse 시프트, Fuse 블래스트 폴리사인 모듈로 구성된 엔드투엔드 에코시스템으로 사용자 경험(UX)이 간소화되어 기업에서 쉽게 시작할 수 있습니다. 순정 TPU 분말인 Nylon 12 Tough Powder, 쉽게 염색할 수 있는 흰색 나일론 분말, 특수 용도를 위한 나일론 복합 소재와 같은 산업 표준 소재를 갖춘 Fuse 시리즈는 제조를 인하우스로 쉽게 가져올 수 있는 방법입니다.

기업은 Fuse 1+ 30W 시스템과 재료, 서비스와 교육용 자금을 기존 산업용 SLS 시스템 가격의 일부에 할당할 수 있습니다. 전담 기술자를 고용하거나 비용을 지츨할 필요가 없습니다. 과거에 3D 프린터를 사용해 본 사람이라면 누구나 Fuse 1+ 30W의 간단한 사용자 인터페이스와 워크플로를 쉽게 시작할 수 있습니다. Fuse 1+ 30W의 가격은 이전에는 사내 산업 장비를 구매할 여력이 없었던 소규모 제조업체에게 가능성을 선사합니다. 이들은 각 부품 비용을 대행 업체에 지급하지 않고도 생산을 확장하고 프로토타입 반복 속도를 높이며 제품 라인을 개선할 수 있습니다.

전체 에코시스템의 시작 가격이 55,000달러 미만(프린터만 27,000달러 미만)으로, Fuse 1+ 30W의 진입 가격대는 기존 산업용 SLS 시스템보다 5~10배 낮습니다. 즉, 비용 분석에서 고정 비용이 더 적어지므로 예산이 적은 제조업체가 SLS를 사내에 도입하기 쉽습니다. 게다가 더 광범위한 응용 분야에서 긍정적인 ROI를 더 빨리 성취할 수 있습니다. 저렴한 비용 덕분에 부품당 비용이 극적으로 줄어들어 소량 생산이 더욱 실용적인 선택이 됩니다.

모듈식 워크플로를 통해 여러 개의 빌드 챔버를 연속적으로 실행하고 후처리할 수 있어 다운타임 없이 더 많은 양의 파트를 제작할 수 있습니다. 파트당 비용을 낮추는 가장 큰 요인 중 하나는 분말 리프레시 비율과 개선된 패킹 밀도 알고리즘입니다. 이 알고리즘은 함께 소결된 분말 대 소결되지 않은 분말의 비율을 최적화하여 분말 사용 효율성을 개선하고 순환이 더 원활한 시스템에서 모든 재료를 활용합니다. 가장 일반적으로 사용되는 재료에 해당하는 30%의 리프레시 비율 덕분에 많은 Fuse 1+ 30W 사용자는 최적화된 분말 리프레시 비율과 패킹 밀도를 통해 분말를 낭비하지 않고도 프린팅할 수 있습니다. 사용자는 다음 프린팅에서 소결되지 않은 분말를 전부 사용할 수 있으므로 분말를 전혀 낭비하지 않으며 각 분말의 구매 활용도를 높일 수 있습니다. 또한 벌크 분말 가격 계층(최저 $45/kg)을 사용하면 물량이 큰 응용 분야에 더욱 비용 효율적으로 활용할 수 있습니다. 
 

사내 SLS가 대행 업체에서 부품을 주문하는 것보다 빠르고 저렴하다는 이론을 테스트하기 위해 6개의 사례 연구를 다뤄보려고 합니다. 프로토타이핑, 최종 사용품 생산 및 제조 보조의 세 가지 응용 분야를 대표하는 6개의 다른 빌드를 Fuse 1+ 30W 프린터로 사내에서 프린팅하여 4개의 주요 미국 서비스 부서로 발송됩니다. 부품당 비용(인건비, 자재 및 배송 포함)과 리드 타임을 모두 측정하고 비교합니다. 

Fuse 1+ 30W를 사용한 사내 제작에 소요된 "총 시간"은 프린트 시간, 냉각 시간 및 Fuse Sift에서 파트 후처리에 사용된 노동 시간을 추가하여 계산합니다. 대행 업체에서 SLS 부품의 "총 시간"은 파일 업로드 및 주문에서 당사 위치에서 부품 수령까지 대행 업체에서 평균적으로 소요되는 배송 시간을 취하여 계산합니다. 

Fuse 1+ 30W 인하우스 제작의 '총 비용'은 재료비와 인건비를 더하여 계산되며, 프로토타이핑용 분말 가격은 $99/kg, 제조 보조 도구는 $75/kg, 생산용은 $55/kg, 인하우스 프린팅 직원의 시급은 $17로 가정합니다.  대행 업체 SLS 파트에 대한 "총 비용"은 4개 대행 업체에서 각 제작 및 표준 배송에 대한 견적 비용의 평균을 취하여 계산합니다. 

연습은 완벽을 만들고 제품 개발에서 연습이란 곧 신속한 프로토타이핑입니다. 물리적 모델을 설계하고, 약간 변경하고, 프린트하고, 테스트할 수 있는 능력은 진정한 혁신과 측정할 수 있는 개선으로 이어집니다. 3D 프린팅은 모든 산업에서 신속한 프로토타이핑의 문을 열었고, SLS 3D 프린팅으로는 기능적이고 강력한 재료로 만든 작품과 같은 프로토타입을 만들 수 있어 더욱 그렇습니다. 그러나 기업들은 여전히 신속 프로토타이핑을 인하우스에서 수행할지, 대행업체에 아웃소싱을 맡길지 고민하고 있습니다. 자동차 산업용과 소비자 제품(건설 하드웨어)용 두 가지 프로토타입을 가져와 SLS 내부 제작과 아웃소싱에서 프로토타이핑 비용과 속도가 비슷한지 확인해보겠습니다.

각각 가능한 한 많은 모델에 맞도록 최적화하여 제작했습니다. 이는 반복적인 프로세스의 예입니다. 디자인 팀은 부품에 적용할 몇 가지 다른 변경 사항을 생각할 수 있으며 기능 테스트 및 시각적 경험을 위해 각각을 시도해보려고 할 수 있습니다. 빌드 챔버를 최대한 효율적으로 포장하면 대기 시간을 너무 많이 연장하지 않고도 여러 프로토타입을 테스트하고 분말을 보다 효율적이고 비용 효율적으로 사용할 수 있습니다. 

* 신속 프로토타입 제작이 반드시 대량으로 이루어지는 것은 아니므로 여기서는 표준 분말 비용인 $99/kg로 파트당 비용을 계산했습니다. 매일 프린팅하는 경우 대량 분말 가격을 사용하면 파트당 비용을 대폭 절감할 수 있습니다.

** Fuse를 사용하면 내부 온도가 50°C에 도달했을 때 Fuse Sift에서 빌드 챔버를 언패킹할 수 있으며, 이는 일반적으로 '추가 냉각 시간'이 완전히 채워지기 몇 시간 전입니다. 이 예의 경우, 사용자가 다음 날 아침에 출근하면 밤새 50°C 이하로 내려간 빌드 챔버에 언패킹 준비가 되어 있을 것입니다.

제품 디자이너가 인하우스에서 프린팅할 경우, 대행업체에서 첫 번째 반복 작업을 받기까지 7일을 기다리는 대신 일주일 동안 25번의 다양한 반복 작업을 수행할 수 있습니다. 일반적인 프로토타이핑 시나리오에서는 파트당 비용보다 리드 타임이 더 중요하지만, 분말 비용을 최대한 높게 설정하고($99/kg) 벌크 분말 가격 할인을 적용하지 않더라도 아웃소싱보다 인하우스에서 SLS 3D 프린트를 하는 것이 여전히 더 저렴합니다.

* 위와 같이 인하우스 SLS 재료 비용은 소량 프로토타이핑을 반영하여 가능한 최고치인 $99/kg으로 설정했습니다.

** 위와 같이 '적절한 냉각 시간', 즉 50°C 임계값까지 걸리는 시간은 일반적으로 이 예상치보다 몇 시간 앞선 것으로, 파트는 더 빨리 후처리될 수 있으며 전체 '파트까지 걸리는 시간'은 표시된 것보다 훨씬 단축될 수 있습니다.

첫 번째 예에서와 같이 이러한 프로토타입을 생산하는 데 필요한 총 시간에 사내 SLS 사용자는 매주 5회의 전체 생산을 실행하고 두 부분으로 구성된 드릴 케이스 조립체를 10회 반복해서 프린트할 수 있습니다. 아웃소싱 시 영업일 기준 7일마다 두 번 반복하는 것에 비해 인하우스 SLS 프린터는 진정한 반복의 기회를 열어줍니다. 새로운 모델은 각기 다른 미학, 그립 디자인 대체품 또는 다른 지점에 나사산을 배치한 다음 바로 다음날 승인 팀에 물리적으로 제시할 수 있습니다. 

모든 프로토타이핑 애플리케이션과 마찬가지로 반복 속도가 가장 중요합니다. 이 시나리오에서 아웃소싱 시 두 개의 프로토타입을 만들기 위해 영업일 기준 7일을 기다리는 것은 제품 개발 프로세스에 상당한 어려움을 초래할 수 있습니다. 한편, 제품 설계자는 인하우스 SLS 3D 프린트를 통해 매일 2개의 풀 드릴 인클로저를 포함한 4개의 파트를 프린트할 수 있었습니다.

설계를 완료하고 소비자 수요를 예상할 수 있으면 생산을 시작합니다. 생산 실행의 경우 일반적인 질문은 SLS 3D 프린트를 사내 대 대행 업체가 아니라 사출 성형과 같은 다른 전통적인 제조 방법과 비교하는 것입니다.

SLS 3D 프린팅과 사출 성형을 비교하는 백서에서 살펴본 바와 같이 3D 프린팅이 애프터마켓 부품, 맞춤화, 공급망 스톱갭 등을 포함하여 최종 사용 생산에 적합한 시나리오가 몇 가지 있습니다. 파트당 비용과 처리량은 다양한 제조 방법의 ROI를 계산할 때 가장 중요한 두 가지 요소입니다. Fuse 1+ 30W는 빠른 프린팅 속도, 교체 가능한 빌드 챔버, 간소화된 후처리 장치와 개선된 패킹 밀도 덕분에 최종 사용품 생산의 경제성을 크게 향상합니다.

이제 사내에서 Fuse 1+ 30W를 사용해 생산하는 것과 SLS 3D 프린팅을 서비스 제공업체에 아웃소싱하는 것을 비교하여 대행 업체에서 추가하는 추가 비용과 배송 시간이 전체 생산 일정에 어떤 영향을 미치는지 살펴보겠습니다. 이러한 생산 시나리오는 PreForm의 패킹 밀도 알고리즘을 활용하여 분말 사용 및 리프레시 비율을 최적화하고 가장 많은 최종 사용품을 생산함으로써 처리량을 극대화하도록 설계되었습니다.

*인하우스 3D 프린트를 위한 재료비는 대량 분말 할인 등급을 적용하여 계산되었으며, 한 번에 50kg의 분말를 구매할 경우 가장 작은 할인인 20% 할인이 적용됩니다.

**(생산 빌드는 종종 전날부터 미리 결정/반복되기 때문에) 작업 시간은 프린트 준비에 5분만 고려하고 있지만, 파트가 너무 많기 때문에 Fuse 시프트에서 파트 추출에 더 많은 시간이 소요됩니다.

자전거 페달 생산 사례 연구에 따르면 필요한 최소 냉각 시간과 다중 빌드 챔버 워크플로를 고려하면 33시간 이내에 31개의 페달을 생산할 수 있습니다.

기술자가 매일 아침 도착할 때 새 빌드를 시작하고 다음날 후처리하면 일반적인 주 5일 근무 기간 동안 5회(155개 파트), 한 달에 최소 7690개를 생산할 수 있습니다. 파트당 4.23달러로 아웃소싱할 때보다 두 배 이상 저렴한 SLS 3D 프린트는 임시 제조, 초기 단계 설계 테스트, 소량 생산에 적합합니다. 한정판 제작 또는 커토마이제이션 옵션을 제공하려는 소규모 제조업체의 경우 SLS 프린팅 Nylon 12 Powder을 사용하면 소재 강도, 내구성 및 비용 측면에서 모두 만족할 수 있습니다.

** 인하우스 3D 프린트의 재료비는 대량 분말 할인 등급을 적용하여 계산되었으며, 한 번에 50kg의 분말를 구매할 경우 가장 작은 할인율인 20% 할인이 적용됩니다.

*(생산 빌드는 종종 전날부터 미리 결정/반복되기 때문에) 작업 시간은 프린트 준비에 5분만 고려하고 있지만, 작은 파트가 많기 때문에 Fuse Sift에서 파트 추출에 더 많은 시간이 소요됩니다.

백서에서 볼 수 있 듯 이 턴테이블 기어의 사출 성형 손익분기점은 Fuse 1의 SLS 3D 프린팅과 비교할 때 8,000개에 가까운 수량이었습니다. Fuse 1+ 30W의 경우 단일 빌드에서 약 $206에 320개의 부품을 프린팅할 수 있습니다. 빌드 챔버를 여러 개 활용하면 기술자가 매일 프린팅를 시작하고 냉각 기간 후 다음날 빌드를 후처리할 수 있습니다.

이 워크플로를 사용하면 매주 4개의 전체 프로덕션 빌드를 완료하여 매주 총 1,870개의 파트를 생산할 수 있습니다. 사내 Fuse 1+ 30W는 매달 6400개의 부품을 생산할 수 있어 생산에서 합리적인 대안이 될 수 있습니다. 기존 제조를 위한 새로운 사출 금형을 만드는 데 시간이 걸리는 경우가 많습니다. 파트당 비용이 높기 때문에 아웃소싱은 경제성이 훨씬 떨어집니다. 

제조 보조 도구 및 툴링은 자동화 기계가 제품을 더 효율적으로 픽 앤 플레이스할 수 있도록 도와주는 맞춤형 그리퍼, 최종 제품을 적절한 형상으로 성형하는 데 도움이 되는 툴링, 조립 또는 품질 보증 프로세스(QA)를 지원하는 지그 및 픽스처 등 다양한 형태를 취할 수 있습니다. 모든 생산 공정에는 이러한 다양한 도구가 필요하며, SLS 3D 프린팅 파트가 제공하는 강도와 내구성의 이점을 누릴 수 있습니다.

교체 파트는 수요 패턴이 비슷하여 대량으로 필요하지는 않지만 부품이 파손되어 조립 라인이 멈춰 있는 경우 속도와 정확성이 가장 중요합니다. 이러한 응용 분야의 경우 사내 SLS를 선택하면 가공 알루미늄 부품에 대한 더 빠르고 비용 효율적인 대안이 될 수 있습니다 

첫 번째 예는 티타늄 안경테를 성형하기 위해 Marcus Marienfeld에서 사용하는 SLS 프린팅 도구입니다. 형상은 맞춤으로 설정할 수 있고 제조업체는 다양한 고객 얼굴 형태를 기반으로 이를 만들어냅니다. 프레임은 다양한 기하학적 형태를 포함할 수 있으며 각 형태에는 맞춤형 도구가 필요합니다. 이러한 유형의 도구 맞춤화는 값비싼 전통적인 도구 제작으로는 불가능하지만 SLS 3D 프린팅를 사용하면 실현 가능성이 훨씬 커집니다. 이 사례 연구는 하나의 SLS 빌드 챔버에서 19가지 다른 모양의 툴링을 프린트하여 분말 패킹 밀도와 리프레시 비율을 최적화합니다. 

두 번째 예는 크랭크 핸들 교체 부품입니다. 이는 제조 공정 중에 파손될 수 있어 단단하고 강한 재료로 교체해야 하는 일종의 부품입니다. 이러한 부품은 요청 시에만 프린팅하므로 프린트 수량이 단 한 개이며 소량을 프린트하는 것이 분말 포장 및 리프레시 비율 유틸리티에 적합하지 않지만 한 개 일 수 밖에 없습니다. 

* 대량 분말 구매가 따르는 대량 생산에는 일반적으로 공구와 같은 제조 보조 도구가 필요하지 않으므로 재료비는 할인 없이 $99/kg으로 책정되어 있습니다.

** 노동 시간은 매우 다른 툴링 프레스의 배열, 라벨링 및 방향을 고려하기 위해 프린팅 준비 시간(여기서는 20분)이 더 길다는 점을 고려했습니다.

안경과 같은 소비재용 툴링은 일반적으로 한 번 제작한 후 동일한 제품을 대량으로 생산할 때 재사용합니다. 하지만 마커스 마리엔펠트의 경우 다양한 스타일의 안경테를 제공하며, 모두 맞춤형 툴링이 필요합니다. 소량 맞춤형 옵션의 경우, SLS 3D 프린팅 인하우스에서 고품질의 파트를 빠르게 제공하므로 티타늄 프레임을 누르는 실제 작업이 가능한 한 빨리 이루어질 수 있습니다. 아웃소싱 비용이 그리 비싸지는 않지만 영업일 기준 9일의 리드 타임은 아웃소싱의 실질적인 단점입니다.

*여기서 인건비는 전체 비용의 상당 부분을 차지하며, 한 파트로만 나눈 값입니다. 그러나 실제 시나리오에서는 사용자가 하루 동안 발생한 온디맨드 교체 파트를 추가한 빌드 챔버의 다른 파트를 통해 이러한 문제를 완화할 수 있습니다.

교체 장치를 단 건으로 프린팅하는 인하우스 SLS 장비의 ROI는 파트당 비용만으로는 쉽게 알 수 없습니다. 서비스 대행업체에 아웃소싱하는 것보다 비용이 더 많이 들지만, 수천 개는 아니더라도 수백 개의 파트가 있어야 프린터 비용을 회수할 수 있습니다.

그러나 생산 라인을 최대 2주에 비해 하루 정도 중단하는 것이 귀사에 얼마나 가치가 있을까요? 분명히 대답은 경우에 따라 다르지만, 이는 교체용 부품을 제작하는 데 사내 SLS 프린터의 효율성을 대신 교체 부품이 기계를 백업하고 가동할 수 있는 얼마나 빨리 측정해야 하는지를 보여줍니다. 기계가 수리 부품을 기다려야 할 때마다 회사 전체가 손실을 보고 있습니다. 사내에서 프린터를 사용하면 다음 날 부품을 확보하고 24시간 이내에 전체 제조 프로세스를 백업 및 실행할 수 있습니다. 이는 한 번만 실행해도 프린터 가격을 지출하기에 충분할 수 있습니다.

최종 크랭크 핸들 사례를 제외한 각 프로토타이핑, 생산 실행 및 제조 보조 도구 사례 연구에서 서비스 대행업체에 아웃소싱하는 경우와 비교했을 때 인하우스 프린팅 비용이 훨씬 더 경제적이었습니다. 이 비용 비교에서는 사내 SLS 프린터를 이미 구매했으며 프린터 비용이 생산 비용으로 상각되지 않는다고 가정합니다. 

고객의 ROI 보고서에 따르면 단일 응용 분야가 있고 SLS 프린팅 수요가 Fuse 1+ 30W 용량의 10%만 되어도, 대부분은 아웃소싱보다는 인하우스에 SLS 3D 프린터를 추가하는 것이 더 유리할 것으로 나타났습니다. 그리고 기업 내부에 SLS 프린터가 있으면 새로운 응용 분야로 확장할 때 아웃소싱보다 진입 장벽이 낮아져 혁신의 속도가 빨라집니다.

신제품을 생산해야 하는 대부분의 기업에서 시제품 제작 기간을 몇 개월 단축할 수 있으며, 이러한 결과는 SLS 프린터를 인하우스에 도입하면 단 하나의 제품 시제품 제작 프로세스만으로도 투자 수익을 창출할 수 있음을 입증합니다. 자동차 매니폴드와 전동 드릴 사용 사례는 모두 사내 프로토타이핑이 아웃소싱보다 10배 빠르고 저렴하다는 것을 보여줍니다. 60-80가지 다른 빌드를 프린팅하면 긍정적인 투자 수익을 얻을 수 있으며, 제품을 지속적으로 개발하는 회사라면 3-4개월 이내에 달성할 수 있는 수익입니다. 

생산 실행의 경우 턴테이블 기어와 자전거 페달 모두 내부에서 부품을 프린팅할 때 부품당 비용이 훨씬 더 낮다는 것을 보여줍니다. 이것은 파트의 크기가 작고 파트를 챔버에 얼마나 효율적으로 패킹하느냐에 따라 달라집니다. 작은 파트의 생산 사용 사례를 이용하면 최적의 패킹 밀도에 도달하기가 아주 쉽습니다. 이는 재활용되지 않은 아주 작은 양의 재료라도 다음 프린팅 주기에 사용할 수 있는 동시에 새로운 분말에 대한 재활용 분말의 비율을 최적으로 유지하는 제로 웨이스트 프린팅 프로세스로 이어집니다. 수백 또는 수천 개의 최종 사용품이 빠르게 필요한 상황(예: 소량 생산, 공급망 중단 또는 임박한 마감일)에서 Fuse 1+ 30W를 사용하면 보다 비용 효율적인 사내 솔루션이 되거나 아웃소싱 또는 기존 방법이 너무 오래 걸리는 경우 대안이 될 수 있습니다.

안경테를 특정 모양으로 성형하는 데 사용하는 도구인 첫 번째 제조 보조 응용 분야의 경우 투자 수익은 프로토타입 제작 및 생산 실행 사용 사례와 더 일치합니다. 프린트에 대한 수요가 충분하다면 몇 개월 만에 기계 비용 만큼의 수익을 거둘 것입니다. 이런 방식으로 도구를 만드는 것은 사용자 맞춤 가능성을 증가시키는 쉽고 저렴한 방법입니다. 이 시나리오에서 사용자는 19개의 서로 다른 페이스 모양에 대해 툴링 프레스를 19번 반복하여 프린팅할 수 있습니다. 그런 다음 안경 제조업체는 다양한 프레임 모양과 다양한 얼굴 모양에 맞는 안경테를 제작할 수 있습니다. 

주목할만한 예외로 프로토타이핑 및 생산 실행의 빠른 ROI 달성에서 교체 부품 사용 사례가 있습니다. 부품이 하나만 필요하므로 비용 절감이 크지 않습니다. 그러나 장비의 일부가 고장나서 즉각적인 교체가 필요한 이 특정 시나리오에 대해 생각해볼 가치가 있습니다. 고장난 구성 요소 때문에 생산이 적극적으로 중단되고 있으며, 이는 설비가 작동하지 않는 매 순간마다 수익에 영향을 미칠 수 있습니다. 교체용 부품을 찾는 옵션은 다음과 같습니다.

• 기계 제조업체에서 주문한다
• 툴링을 만들어 하나 더 만들기 위해 금형을 뜬다/주조한다/기계 공작한다
• 대행 업체에서 3D 프린팅으로 제작된 파트 주문
• 인하우스 3D 프린팅 제작

시간이 급박할 때 교체 부품을 가장 빨리 설치하고 다시 생산을 재개하는 옵션은 해당 부품을 사내에서 3D 프린팅하는 것입니다. 

SLS는 기능적이고 견고한 산업용 품질의 파트를 빠르고 저렴하게 프로토타입 제작할 수 있는 이상적인 방법이며, 소량에서 중량의 최종 사용 파트를 비용 효율적으로 생산할 수 있는 실행 가능한 솔루션입니다.

이러한 시나리오의 경우 SLS를 이미 최상의 방법으로 지정했을 때 이러한 파트를 아웃소싱하거나 사내에서 프린트하는 것 사이의 결정은 명확하며 SLS 파트를 사내에서 프린트하는 것이 더 빠르고 저렴합니다. 

충분히 많은 양을 생산하고 안정적이고 예측 가능한 수요가 있는 생산에는 3D 프린팅이 아닌 전통적인 대안이 여전히 적합합니다. 사내 SLS는 애프터마켓, 임시 제품, 신제품 또는 교체 부품 제조 등 소량이거나 생산량을 예측할 수 없는 모든 생산 분야에서 실행 가능한 대안입니다. 

Fuse 시리즈 에코시스템을 통해 처음으로 인하우스 SLS 3D 프린팅이 가능해지면서 수백 개의 제조업체가 전체 워크플로우를 제어하면서 단 며칠 만에 파트를 제작할 수 있게 되었습니다. 요청자부터 디자인, 엔지니어링, 기술자, 테스트 및 고객 대면 팀에 이르기까지 부서 간 커뮤니케이션 프로세스는 일주일 이내에 이루어질 수 있습니다.

인하우스 SLS 3D 프린터를 활용함으로써 통제권이 제조업체의 손으로 되돌아 갔습니다. Fuse 시리즈에는 접근 가능한 가격대, 직관적인 워크플로 및 다양한 산업 품질 재료가 있어 타사에 대한 의존도를 줄이려는 분들이 이상적으로 선택할 수 있습니다. 

다양한 애플리케이션, 재료 및 생산 일정을 고려하여 ROI에 대한 정확한 일정을 결정하는 것은 복잡할 수 있습니다. 수백 명의 Fuse 시리즈 고객과 협력해온 당사의 SLS 전문가 팀은 특정 부품에 대한 일정을 계획하고 SLS를 사내에 도입할 때 ROI를 얼마나 빨리 달성할 수 있는지 확인하는 데 도움을 드릴 수 있습니다.