휴대폰 케이스에서 자동차 스테레오 버튼에 이르기까지 일상생활에서 사용되는 거의 모든 플라스틱 부품은 산업용 사출 성형 공정을 통해 동일한 방식으로 제조됩니다. 사출 성형은 플라스틱 펠릿을 녹여 속이 빈 금형에 붓고 냉각시켜 굳혀 최종 모양을 만드는 공정을 말하며, 원래 19세기에 발명되었다가 1950년대 중반 현대식 공정으로 자리 잡았습니다. 금형을 열고 최종 제품을 분리한 후 동일한 금형을 수백 번 또는 수천 번 더 사용할 수 있습니다.

사출 성형은 반복성, 저렴한 부품당 제작 비용, 높은 공차 정밀도뿐만 아니라 다양한 유형의 폴리머를 펠릿으로 사용할 수 있다는 기계적 특성 범위로 인해 현재 업계에서 선호되는 플라스틱 제조 방법입니다. 금형과 사출 압력이 동일하기 때문에 공차 정밀도 및 치수 정확도가 높기 쉽습니다. 이 공정은 인건비를 절감하기 위해 자동화되며 각 주기를 완료하는 데 걸리는 시간이 짧기 때문에 제조업체는 기계를 최적의 효율로 가동할 수 있습니다. 유일한 주요 투자는 금형 또는 마스터 금형 자체를 제조하는 데 드는 비용입니다.

일반적으로 절삭 가공(subtractive manufacturing) 제조 공정을 통해 금형을 제작하는 것은 엄청난 비용, 대개 몇천에서 몇만 달러가 듭니다. 즉, 수백 또는 수천 개의 부품을 제작하는 대규모 생산 공정에서만 비용 효율적인 공정인 셈입니다. 설계에서 금형 완제품을 받는 데까지 일반적으로 4~8주가 소요됩니다. 일단 금형이 만들어지면, 설계를 변경할 여지가 없기 때문에 제조업체 입장에서는 수십만 개의 부품을 동일한 형태로 제작해야 합니다. 고객이나 제조업체의 피드백이 있더라도 좀 더 최적화된 형태로 설계를 변경하기가 힘든 것입니다.

최근 몇 년 동안 일부 제조업체들은 프로토타입 제작에서 최종 사용 부품까지 걸리는 제작 기간을 줄이고, 소량 생산 체제에서도 사출 성형을 유용한 제작 방식으로 사용하기 위해 신속 툴링을 활용하는 방안을 고심해왔습니다. 3D 프린팅 또는 알루미늄 금형과 같은 새로운 방식의 신속 툴링은 기존 금형을 제작하는 동안 임시방편으로 또는 소량 생산을 위해 채택되고 있습니다. 3D 프린팅은 사출 성형을 보완하거나 대체하는 데도 점점 더 많이 사용되고 있습니다.

과거 3D 프린팅은 최종 사용 플라스틱을 위한 솔루션이 아니었고 프로토타입 제작과 설계 분야에 국한되어 사용되었습니다. 그러나 3D 프린팅 재료와 기술이 발전함에 따라 3D 프린팅 부품으로 달성할 수 있는 광학 및 기계적 특성이 사출 성형 표준에 부합하는 경우가 많아졌습니다. 최근 선택적 레이저 소결(SLS) 3D 프린팅 공정이 개선됨에 따라 제조업체들은 휠하우스에 이 기술을 추가하여 사출 성형에 대한 보완적인 방법으로 사용하고 있습니다.

이러한 공정 개선 이후에도 사출 성형 플라스틱에 필적할 수 있는 SLS 기술은 자본이 풍부한 대규모 제조업체 이외에는 사용할 수 없었습니다. 일반적으로 수만 달러 규모의 투자와 막대한 설치 공간이 필요하며, 엄격한 설비 요구 사항이 수반됩니다. 그러나 Formlabs 벤치톱 SLS 프린터, Fuse 1 및 그에 수반되는 후처리 장비인 Fuse Sift가 출시됨에 따라 중소 규모 제조업체도 마침내 산업 품질의 3D 프린팅 기술을 이용할 수 있게 되었습니다. 이제 업그레이드된 Fuse 1+ 30W 프린터와 접근 가능한 미디어 블래스터인 Fuse Blast가 에코시스템에 추가되어 모든 규모의 제조업체가 경제적으로 생산할 수 있게 되었습니다.

SLS 3D 프린팅은 고분말 레이저를 사용하여 얇은 플라스틱 입자를 한 번에 한 층씩 융합된 전체에 소결합니다. SLS 기술은 완성된 부품이 높은 기계적 강도를 가지므로 최종 사용 부품을 제작하기에 좋은 방법입니다. Fuse 1 파우더 베드는 자체 지지 특성으로 인해 복잡한 형상을 쉽게 프린팅할 수 있으며, 기존의 금형 공정으로는 만들기 어려운 형태나 특징을 지닌 부품도 설계할 수 있습니다.

Fuse 시리즈 프린터를 이용하면 고가의 마스터 툴을 먼저 제작할 필요가 없기 때문에 단품 파트를 경제적으로 제작할 수 있습니다. 비록 부품당 재료 비용은 사출 성형보다 비싸지만 제품 설계를 자주 변경해야 하거나 한 번에 소량의 부품만 제작해야 하는 제조업체라면 Fuse 1이 가장 현실적인 선택안이 될 수 있습니다. 또한 대량 생산을 하는 제조업체는 분말 대량 구매 시 할인을 받을 수 있으므로 수만 개의 파트를 기존 금속 툴링보다 Fuse 시리즈를 사용하여 더 경제적으로 생산할 수 있습니다.

생산량이 진정한 대량 생산으로 증가하면 적합한 솔루션은 여전히 사출 성형일 수 있지만, 지난 몇 년 동안 SLS 3D 프린팅이 더 효율적인 응용 분야와 생산량이 크게 증가하여 제조업체는 기존 도구에 비해 시간과 비용을 절약할 수 있게 되었습니다.

본 백서에서는 실제 사용 사례에 대한 비용 분석 방식을 소개하고 SLS 3D 프린팅, 사출 성형 또는 두 가지 모두를 함께 사용하기 위한 지침을 제시합니다 귀사의 파트에 대한 SLS 3D 프린트와 사출 성형의 비용 비교 분석을 받고 싶으시다면, 당사의 SLS 전문가에게 문의하세요.

제조사에서는 3D 프린팅을 프로토타입 제작 솔루션 도구로 확고히 자리 잡고 있지만, 최종 사용 부품에서의 채택률은 아직 초기 단계입니다. 각 산업 분야의 혁신가들이 다양한 응용 분야에서 SLS 3D 프린팅의 성능, 유틸리티 및 민첩성을 활용할 수 있는 방법을 찾고 있습니다. 실제 제조업 현장에서 기존 공정을 보완하기 위해 3D 프린팅 기술을 어떻게 활용하고 있는지 몇몇 기업 사례를 통해 알려드리겠습니다.

현재 대부분의 소비재는 대량 생산되지만, 짧은 생산 주기로 소량만 생산되는 일부 제품도 여전히 있습니다. 수요가 불확실하거나 고객 기반이 협소한 경우, 파트를 소량으로 생산하면 과잉 생산의 위험과 비즈니스가 강력한 수익원을 확보하기 전에 툴링에 과도하게 지출할 위험을 줄일 수 있습니다.

ZapWizard는 고급 멀티 툴을 위한 맞춤형 홀스터와 같은 Leatherman 제품용 액세서리를 제작하는 1인 제조업체입니다. Fuse 시리즈 에코시스템을 도입한 지 불과 7개월 만이었습니다. ZapWizard의 소유주인 조슈아 드릭스는 최종 사용 제품 3600개를 설계, 제조하여 고객에게 납품했습니다. 사출 성형 대신 Fuse 시리즈로 최종 사용 파트를 3D 프린트로 제작함으로써 다음과 같은 효과를 얻을 수 있었습니다.

• 개조된 주거용 차고에서 설계부터 제조까지 작업 전과정 관리
• 비즈니스 소요 시간을 일일 3시간으로 축소
• 외부 공급업체와 협력하거나 값비싼 툴링을 변경할 필요 없이 맞춤형 제품 제공
• 대규모 인프라나 장비 구매 없이 1인 제조 운영 시작 및 운영
• 고객 수요 변화에 더 잘 대응하기 위해 단일 디자인에 집착하지 않게 됨

드릭스는 Fuse 시리즈를 인하우스로 가져오기 전에 사출성형을 위한 해외 위탁 제조와 같은 다른 제작 옵션을 검토했지만 설계를 변경하는 데 한계가 있었을 것입니다. ZapWizard의 성공의 가장 큰 파트는 다양한 제품을 제공하고, SLS 3D 프린팅만이 비용 효율적으로 만들 수 있는 즉석에서 변경할 수 있습니다. 그는 300가지가 넘는 변형과 모델의 가죽맨 홀스터를 제공하며, 특별한 요청을 하는 고객을 위해 종종 독특한 제품을 디자인하기도 합니다. 드릭스는 "최종 홀스터 디자인을 결정하기까지 15번을 수정하고, 0.1mm 또는 0.2mm만 바꾸기도 합니다. 그 정도로 빠르게 대응하고 선제적으로 대응할 수 있었던 것은 SLS 3D 프린팅이 있었기 때문입니다."라고 합니다. 

소비자 제품 산업과 의료 부문 모두에서 맞춤화 경향이 증가하고 있습니다. 고객은 특별히 맞춤 제작되면 제품에 더 큰 금액을 투자할 가능성이 높습니다. 일반적인 예로는 대회 스노보드 및 스키 선수들을 위한 스노고글, 일상의 보형 외과 수술에 사용되는 수술용 가이드(surgical guide), 사용자의 귀에 딱 맞는 맞춤 제작 이어폰 등을 들 수 있습니다.

사용자의 고유한 필요를 반영하여 기기를 특별히 설계하고 조정하면, 기기 성능과 환자 만족도 모두 개선될 수 있습니다. 이 개념에 큰 영향을 받는 업계는 바로 보철 산업일 것입니다. 모든 보철 기기와 부품은 환자 개개인의 필요에 맞게 맞춤화되어야 할 것입니다. 체중, 자세 또는 부상 등으로 인한 신체 불균형을 교정하기 위한 보철 및 보형물이 우수한 착용감을 가지려면, 환자의 해부학적 스캔 또는 예측도를 기반으로 주문 제작해야 합니다. 

맞춤형 정밀 기술(C.P.T)의 CEO 마르코 가라노는 보철물이 필요한 고객에게 탁월한 수준의 성능, 편안함, 기능을 제공하기 위해 SLS 방식으로 보철물을 3D 프린팅하는 신규 워크플로를 개발했습니다. NOVA Foot은 앞발, 중족부, 발뒤꿈치, 발목에 대한 여러 섹션으로 구성되어 있습니다. 발의 각 부위는 환자의 필요에 따라 맞춤형으로 제작할 수 있습니다. 이 고도로 사용자 맞춤형인 섹션은 Fuse 1+ 30W 프린터로 프린팅합니다. 발가락과 뒤꿈치 부분의 추가 밑창은 Fuse 1+ 30W에 프린팅된 완전 방수 처리로 샤워와 같은 습한 환경에서도 접지력과 안정성을 제공합니다.

NOVA Foot 파트를 모두 제조하려면 사출 금형 비용은 최소 6개 사이즈를 기준으로 사이즈당 €50,000-60,000로 산정할 수 있습니다. 이렇게 하면 6가지 사이즈의 금형 제작 비용만 최소 30만 유로로 엄청나게 비쌉니다. 또한 인하우스 3D 프린팅을 활용하면 공급망 탄력성, 위험 감소, 프로토타이핑과 생산 모두를 빠르게 처리할 수 있습니다. 또한 SLS 분말 리프레시 비율은 낭비를 최소화합니다. 현재 Fuse 1+ 30W에서 하나의 NOVA Foot을 프린트하는 데 약 5시간이 소요되며, 한 번의 빌드에 최대 4개의 보철물을 제작할 수 있습니다.

NOVA Foot을 생산하는 C.P.T. 스핀오프인 프로토시스템의 영업 및 마케팅 매니저인 발렌티나 가라노는 "NOVA Foot 파트 제작에 3D 프린팅을 선택한 이유는 생산 공정을 완벽하게 제어할 수 있기 때문입니다. 또한 환자의 필요에 따라 맞춤형으로 파트를 수정해야 하는 경우 금형을 수정하는 데 드는 비용 없이도 가능합니다."라고 합니다

스톱갭 제조 또는 브리지 제조는 회사가 의도한 또는 최종 생산 방식을 보류하는 동안 파트를 제조하는 데 사용되는 과도기적 또는 단기 전략을 말합니다. 이 전략의 이유는 공급망 중단, 고객 주문 변경 또는 자본 준비 문제일 수 있습니다. 3D 프린팅 기술이 기능적이고 미적으로 만족스러운 최종 사용 파트를 제작하는 데 더욱 능숙해짐에 따라 주요 제조업체에서 임시방편 옵션으로서의 3D 프린팅의 적합성이 부각되고 있습니다.

사출 성형 툴링에는 일반적으로 상당한 선행 투자와 부품 형상, 재료 선택 및 생산 일정에 대한 초기 투자가 필요하기 때문에 많은 제조업체는 최종 사용 제품에 3D 프린트 부품을 사용하는 반면, 설계 변경이 더 필요하거나 수요가 불확실하거나 공급망에 차질이 생길 수 있는 컴포넌트의 툴링에는 투자를 미루고 있습니다.

세계적인 자동차 부품 제조 및 공급업체인 Brose는 BMW, 폭스바겐 또는 메르세데스와 같은 고객의 주문에 사출 성형으로 가기 전에 추가 시간이 필요한 부품이 있는 경우 최종 사용 부품의 임시 제조에 3D 프린팅을 활용하고 있습니다.OEM이 툴링 및 대량 생산이 어려운 파트를 요청하거나 기존 파트를 변경해 달라고 요청하면 브로제의 적층 사업부에서 3D 프린팅이 적합한지 평가합니다.

BMW X7 시트 어셈블리의 경우, Brose 팀은 새로운 사출 성형 도구를 기다리지 않고 Fuse 1+ 30W SLS 3D 프린터와 나일론 12 GF 파우더를 사용하여 25만 개 이상의 시트 클립을 3D 프린팅으로 제작했습니다. Brose 북미의 Matthias Schulz 시트 프로토타이핑 담당 매니저는 “우리는 여기서 Formlabs 보트에 뛰어들기로 했습니다. 소재 가용성과 프린팅물의 일관성이 크게 개선되어 이제 이 기술이 자동차 산업에서 유용하게 사용될 준비가 되었기 때문입니다... 현재 BMW X7에서와 같은 파트를 구현할 수 있음을 입증했습니다."라고 합니다.

회사를 창업하거나 신제품을 출시할 때 보통 수요, 공급, 간접 비용, 가격 등의 변수는 확정된 것이 아닙니다. 이러한 요소를 결정하는 과정에서 많은 사람들이
기업가들을 시장에서 퇴출시키고 있습니다. 신생 기업이 정확한 수요 예측 없이 생산 공구에 막대한 비용을 투자한다는 것은 도박일 수밖에 없습니다. 하지만 지금까지는 현장에서 사용 가능한 수준의 내구성을 갖춘 플라스틱 부품을 제작할 수 있는 방법은 사출 성형뿐이었습니다. 금형 설계, 제작 및 해외 배송 일정을 거치는 과정에서 이러한 신생 제조업체가 중요한 고객 피드백을 받는 것이 지체되기도 합니다. 고객 앞에 시제품을 선보이지 않으면 제품을 개선할 수 없거나 아예 적절한 고객에게 다가갈 기회를 갖지 못할 수도 있습니다. 자금 조달이 절실한 상황에서 개발 단계부터 발이 묶이게 되는 것입니다.

이러한 스타트업, 기업가, 혁신가에게 SLS 3D 프린팅은 툴링 비용 없이 최종 사용 파트를 제작할 수 있습니다. SLS로 제작하는 동안 투자자를 유치하고, 시장 데이터를 수집하고, 제품을 개선 및 반복하고, 고객 기반을 구축할 수 있습니다.

인기 YouTube 채널 Exploring the Simulation의 창립자이자 엔지니어인 Ken Pillonel 은 SLS를 사용하여 헤드폰을 보호할 뿐만 아니라 기존 Lightning 커넥터 대신 USB-C 커넥터를 사용하여 충전할 수 있는 AirPods 케이스를 개발함으로써 일반적인 불만을 인기 있는 신제품으로 전환하는 데 성공했습니다. 소비자 제품의 강제적인 노후화와 사용자의 수리 용이성 저해로 인해 수년 동안 필로넬은 좌절감을 느꼈고, Fuse 시리즈 에코시스템과 같은 접근 가능한 솔루션이 등장하자 필로넬은 비싼 빚을 지거나 사출 성형 설계에 너무 일찍 투자하지 않고도 사업을 시작할 수 있다는 것을 알게 되었습니다.

“지금 시장에서 가장 경제적인 장비는 여전히 Fuse 프린터입니다. 제가 보기에는 금형 몇 개 만들 비용이면 구매할 수 있어요. 그러니까, 금형 몇 개를 아웃소싱하는 비용이 장비를 도입하는 것과 같다는 의미입니다. 그렇지만 인하우스 SLS 역량을 갖추면, 수년 간 파트를 생산할 방법이 생기는 거죠. 그리고 새 디자인을 무한대로 뽑아낼 수 있고요. 따라서 이 제품이 잘 안 되면 새로운 제품을 만들어서 나중에 투자금을 회수할 수 있습니다."라고 필로넬은 말합니다.

애프터마켓 제조업체는 주문자 생산 방식(OEM) 업체에서 생산하는 기존 제품에서 추가 구성 요소로 쓰이는 최종 사용 제품을 만듭니다. 애프터마켓 비즈니스 모델의 경우, OEM 업체의 생산 변경 시기를 미리 파악하는 것이 매우 중요합니다. 그래야 변경된 OEM 제품과 지속적으로 호환되도록 자사 제품에 필요한 조정을 가할 수 있기 때문입니다. OEM 업체에서 업데이트된 제품을 선보이거나 특정 제품군을 단종시킬 경우, 애프터마켓 제조업체는 큰 손실을 입을 수 있습니다. 애프터마켓 제조업체로서는 기존 도구로 더 이상 사용 가능한 제품을 만들지 못하며, 심지어 이미 성형한 부품 재고를 폐기해야 하기 때문입니다.

Terra X는 밴 및 오프로드 차량용 액세서리를 제조하는 회사입니다. 처음 몇 개 제품의 성공은 그들이 디자인한 OEM 중 하나인 Ram의 관심을 끌었고, 지금은 공식 Ram 딜러가 되었지만 여전히 새로운 Ram 모델과 다른 OEM의 변화에 맞춰 제품 라인을 업데이트해야 했습니다.

SLS 3D 프린트는 컨셉부터 완제품까지 전체 프로세스를 인하우스에서 진행할 수 있는 기회를 제공합니다. 이러한 수직적 통합을 통해 OEM이 변경 사항이나 신차를 출시하는 즉시 Terra X는 디자인을 변경하고 단 며칠 만에 새로운 제품을 준비할 수 있어 고객이 항상 필요한 제품을 공급할 수 있습니다.

OEM 업체에서 특정 제품 또는 모델의 생산을 중단하면, 기존 제품의 부품을 교체하거나 수리하려는 고객을 위해 수천 개의 부품을 계속 보관해야 합니다. OEM 업체에서 이러한 추가 부품을 충분히 제작한 후 재고를 보관해두지 않으면, 여전히 단종된 모델을 보유하고 있는 많은 고객층은 해결안이 없는 경우가 많습니다. 필요한 OEM 부품 재고량을 정확히 계산하기란 어렵습니다. 필요한 재고 물량을 과대 평가할 경우, 보관 공간이 부족해지고 낭비가 많아지며 하고 과소 평가할 경우, 고객 불만이 증가하게 됩니다. 제품 수명 주기가 빨라지고 새로운 모델에 대한 고객 수요가 증가함에 따라 충분한 예비 부품의 제작 방식 및 보관 공간에 대한 문제가 점점 더 중요해지고 있습니다.

전통적인 금형이나 도구를 사용하여 추가적인 예비 부품을 만들 수는 있지만, 제조업체에서 생산 수량을 정확하게 예측하기는 힘듭니다. 이로 인해 예비 부품이나 수리 부품의 필요성을 과대평가할 때 폐기 분량과 보관 공간 부족 문제가 발생할 수 있습니다. 반대로 OEM 업체가 부품 수요를 과소 평가할 경우, 고객은 수리나 교체에 필요한 예비 부품을 구하기 힘들어 집니다. 도구 자체를 폐기했거나 제조 공정상 더 이상 생산이 불가능하기 때문에 부품 추가 생산을 통해 시장 수요에 완벽하게 대응할 방법이 없습니다.

조립 라인의 한 도장 단계에서는 회전하는 금속 마스킹 링을 깨끗하게 유지하는 페인트 스크레이퍼가 빨리 마모됩니다. 3D 프린트로 제작된 교체품을 준비해두면 마모된 스크레이퍼를 즉시 제거하고 생산 중단 없이 조립 라인을 계속 가동할 수 있습니다. Eaton(Olean)의 TJ 주렐 선임 제조 엔지니어는 "워낙 많은 제품을 다루다 보니 마모되는 경향이 있습니다. 바로 여기서 생산 소모품이 중요한 요소가 됩니다."라고 합니다.

복잡한 설계의 제품 제작 시 사출 성형은 금형 설계 과정이 까다롭습니다. 마스터 몰드는 용융된 펠릿이 막힘 없이 흐를 수 있는 적절한 형태를 띠고 있어야 하며, 부품이 분리될 수 있도록 갈라질 수 있어야 하므로 형태 및 유체 흐름 설계에 있어 제약이 따릅니다.

SLS 프린터의 분말 베드는 자체 서포트형이기 때문에 지지대 없이 복잡한 형상을 제작할 수 있습니다. 유기적 형상(주로 토폴로지 최적화 파트 또는 생성적으로 설계된 파트), 돌출부, 내부 채널 등이 있는 형상과 같은 특정 피처는 SLS 3D 프린터에서만 구현할 수 있습니다.

에어리온의 경우, 고급 기내 릴리프 유니버설 시스템(AIRUS) 설계는 SLS 3D 프린팅으로만 실현할 수 있었습니다. AIRUS 시스템은 여성 파일럿이 비행 중 휴식을 취할 수 있도록 하여 안전을 지키고 임무 내내 수분을 보충할 수 있게 해줍니다. 에어러스는 맞춤형 컵에 모인 액체가 다시 흘러나와 조종사에게 불편함을 주거나 지저분하게 만들지 않도록 설계되었습니다. 이 피처는 사출 성형이 불가능한 내부 설계 기능 덕분에 실현할 수 있었습니다.

다음 두 가지 사례 연구에서는 제조업체가 SLS 3D 프린터를 기존 사출 성형에 대한 보완적 제조 기술로 사용할 수 있는 방법 및 사출 성형에서 SLS 3D 프린팅 방식으로 전환하기에 가장 유리한 시점을 살펴보겠습니다.

Form Wash L은 대형 파트 또는 대량의 소형 파트를 생산하는 SLA 방식의 워크플로우를 완성하도록 설계된 대형 자동 헹굼 장비입니다. Formlabs 글로벌 소싱 팀은 Form Wash L의 다양한 컴포넌트에 대해 여러 제조 방법을 활용하기로 결정했고, 일부 컴포넌트의 경우 소싱 비용, 리드 타임 및 파트 형상에 따라 한 가지 방법에서 다른 방법으로 변경하기도 했습니다.

Form Wash L의 포화도 센서 자석 커버의 경우, 글로벌 소싱 팀에서 사출 성형 가격을 책정하기 위해 파일을 보냈습니다. Formlabs의 기존 계약 제조업체의 소싱 문제와 배송 지연으로 인해 금형 제작에 평소보다 더 많은 비용이 들었을 뿐만 아니라 제작 시간도 훨씬 더 오래 걸렸습니다. 생산 및 고객 주문 처리 기한을 맞추기 위해 Formlabs는 Form Wash L의 재고를 빠르게 확보해야 했지만 다른 공급업체를 통해 파트를 사출 성형하면 시간이 너무 오래 걸렸습니다.

포화도 감지 자석 커버의 금형 비용은 3,700달러에 불과하지만, 생산 일정 시작부터 완료하는 데 한 달 이상 걸리고 전체 유닛의 배송이 지연될 수 있습니다. Fuse 1에 자석 커버를 프린팅하는 데 드는 파트 단가는 인건비를 포함하여 $2.20에 불과했습니다. 즉 부품 생산량이 2,000개 미만일 경우, Fuse 1을 통한 생산이 더 저렴한 대안인 셈입니다. 밀려 있는 주문량을 처리하기 위해서는 수백 개의 생산 유닛만 있으면 되었기 때문에 Form Wash L 팀은 금형을 주문하고 그 사이에 Fuse 시리즈를 사용하여 파트를 생산하기로 결정했습니다.

Form Cure L 턴테이블 기어는 Form Cure L의 베이스에 자리한 경화용 플랫폼을 회전시킵니다. Form Cure L 턴테이블에는 페그를 꽉 고정하고 플랫폼을 회전시키기에 충분한 힘을 낼 수 있도록 중앙에 모따기 구멍이 있습니다.

사출 금형은 이런 코어 부분을 만들기 위해 두 개의 부품이 필요하며, 두 부분으로 구성된 금형을 제작하려면 비용이 더 듭니다. 사출 성형 계약업체로부터 받은 견적은 $10,000이었습니다.

SLS 3D 프린팅 기술로 턴테이블 기어를 제작할 경우, 설계자가 설계를 한 부품으로 통합할 수 있었으며, 부품당 제작 비용은 $3.50에 불과했습니다. 사출 성형 방식의 경우, 약 8,000개를 생산해야 손익분기점에 달할 수 있었습니다. 팀은 이 파트를 Fuse 시리즈에서 프린트하기로 결정하여 수천 달러를 절약하고 최종 제품의 비용을 낮췄습니다.

Haply Robotics는 외과 의사가 인명 구조 절차를 준비하는 데 도움이 되는 로봇 콘솔을 설계 및 제조합니다. Haply Robotics는 의료 전문가가 복잡한 수술을 연습하고 실시간으로 물리적 피드백을 받을 수 있는 제품을 생산하는 기업입니다. 이 콘솔은 연간 40만명 이상의 사망을 초래하는 의료 사고 발생 위험을 줄이는 데 도움이 됩니다. 이처럼 극도의 민감도와 정밀도가 필요한 도구를 만들기 위해 Haply Robotics는 기존 사출 성형은 물론 Fuse 1을 통한 SLS 3D 프린팅을 비롯한 다양한 설계 및 제조 도구를 사용합니다.

원래 해플라이 로보틱스 팀은 Fuse 시리즈 SLS 3D 프린터를 프로토타입 제작에만 사용했지만, 생산량이 상대적으로 적은 상황에서 특정 최종 사용 컴포넌트도 SLS 3D 프린팅하는 것이 합리적이라는 사실을 금방 깨달았습니다. 로봇 시스템의 한 파트를 Fuse 시리즈로 먼저 생산했는데, 재료비와 인건비는 58달러에 불과했습니다. 이 부품을 사출 성형하려면 초기 툴링 비용으로 10,000달러가 들었고, 그 이후에는 파트당 0.05달러가 들었습니다.

이러한 가격차를 고려하면 부품을 최대 10개까지만 Fuse 1으로 직접 프린팅하는 것이 합리적입니다. 새로운 로봇 시스템을 시장에 도입하는 과정에서 SLS는 특정 컴포넌트를 3D 프린팅으로 제작하여 생산 비용을 대폭 낮추고 예산을 다른 컴포넌트에 사용할 수 있게 되었습니다. 이 결정으로 TTM을 단축하고 전체 지출을 줄임으로써 곧 쓸모없어질 툴에 돈을 낭비하지 않고 향후 반복 작업을 변경하는 데 더 많은 시간과 예산을 확보할 수 있었습니다.

또한 Haply 개발팀은 중간 수준의 생산량에 대한 또 다른 해결안을 찾았습니다. Fuse 시리즈에 나일론 12 파우더로 몰드를 프린트하고 그 안에 실리콘을 부어 최종 파트를 제작했습니다. 이때 금형 제작에 재료비와 인건비로 $178가 소요되었으며 실리콘은 20샷에 불과하지만, 저렴한 가격에 빠르게 주입 공정을 완료할 수 있습니다. 이 워크플로우는 10~200개 단위의 생산량에 적합하며, 개발팀에게 값비싼 산업용 사출 성형을 대신할 대체 옵션을 제공합니다.

SLS 3D 프린팅 또는 사출 성형 또는 두 가지 모두를 사용할 시점을 판단하기 위해 계산하는 것은 어려울 수 있습니다. 운송 연료 가격, 원자재 가용성, 설계 및 워크플로우 내부 변경과 같은 외부 요인으로 인해 ROI 판단이 완전히 틀어질 수도 있습니다.

Formlabs는 이 프로세스에서 추측에 의존할 필요

인건비 및 분말 대량 구매 시 할인 가격을 포함한 파트 비용에 대한 심층 분석을 받으려면 영업팀에 문의하세요.