미래를 위한 비용 절감 도구로서의 적층 가공

개요

자동차 및 방위 산업 부문에서 경량 보조 부품에 대한 수요 증가와 생산 주기가 짧은 제조 복잡한 설계를 사용하려는 경향의 변화는 적층 제조의 시장 범위를 전 세계적으로 확대하는 데 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다. 또한, 제조부문에서는 총소유비용(TCO) 절감 유도의 중요성이 커지고 있습니다. 전 세계적으로 적층 제조의 사용이 증가함에 따라 주요 기업은 시장에서 이러한 제품의 입지를 강화하기 위해 여러 국가에서 생산 능력을 확장하고 있습니다.

다양한 구매자 부문에서 적층 제조가 제공하는 이점, 간편한 맞춤화, 적층 제조를 사용한 대량 생산은 새로운 시장 길을 열 것으로 예상됩니다. 의료 부문의 기술 업그레이드와 적층 가공을 촉진하기 위한 정부 지원 자금 지원은 주요 업계 참여자들에게 시장 강세를 유지할 것으로 예상됩니다. 그러나 재료 가용성, 제거, 검증 및 표준화와 관련된 문제는 시장 성장에 도전이 될 것으로 예상됩니다.

적층 제조란 무엇입니까?

적층 가공(AM)은 재료 블록에서 불필요한 재료를 갈아내는 절삭 생산 방법과 다릅니다. 산업 응용 분야에서 적층 제조를 사용하는 것은 일반적으로 3D 프린팅을 의미합니다. 3D 프린팅 장비와 소프트웨어의 도움으로 3차원 파일을 참조하면서 재료를 층별로 쌓아 물체를 형성하는 작업이 포함됩니다. 적용 분야에 따라 사용 가능한 기술 세트 중에서 적합한 적층 제조 기술이 선택됩니다.

응용 시나리오

새로운 자동차의 개발로 인해 고객의 요구도 늘어나고, 디자인과 편안함에 대한 요구도 높아지고 있습니다. 다양한 정부에서 부과하는 다양한 안전 조치와 규정으로 인해 자동차 및 항공우주 부품의 무게가 증가했습니다. 따라서 무게가 증가하면 적절한 기능을 수행하기 위해 연료 소비가 높아집니다. 따라서 수요를 충족하고 연비를 보완하기 위해서는 디자인과 제품이 복잡하고 구조가 가벼워야 합니다. 이는 섬유 강화 적층 제조(FRAM)와 같은 적층 제조 기술의 잠재력을 통해 달성할 수 있습니다. 예를 들어, 경주용 자동차의 섀시는 금속 섀시에 비해 가벼운 탄소 섬유로 강화된 단섬유와 장섬유의 매트릭스를 갖춘 FRAM을 사용하여 생성적으로 설계 및 제조됩니다. 이는 자동차의 공기 역학을 조절하여 속도를 높이고 연료 소비를 줄이는 데 도움이 됩니다.

경량 차량과 기타 자동차 및 항공우주 부품을 보유한다는 목표를 달성하기 위해 다양한 적층 제조 산업에서는 지속적으로 시장에 출시되는 특정 기술과 재료를 개발했습니다. 이러한 개발의 한 가지 예는 짧은 섬유와 긴 섬유의 강화를 통해 플라스틱 필라멘트의 융합층 모델링(FLM) 형태의 재료 압출(MEX)을 결합한 것입니다.

더욱이, 항공우주 부문에서는 시간 단축, 비행 중량 증가, 비용 관리 및 안전에 중요한 구성 요소 전달로 이어지는 기능적 성능에 대한 수많은 상호 작용하는 기술 및 경제적 목표가 필요합니다. 적층 제조 기술은 기존의 전통적인 제조와 달리 일반적인 분말 또는 와이어와 플라스틱 폴리머와 같은 재료를 기반으로 하는 층별 제조를 사용합니다. 이는 항공 모함 엔진 및 부품의 경량 특성을 달성할 수 있는 경량입니다.

적층 제조로 인해 설계 프로세스 속도가 크게 향상되었습니다. 동시에 기존 제조에서는 최종 부품과 프로토타입을 만드는 데 필요한 도구를 생산하는 데 최대 몇 개월이 걸릴 수 있습니다. 자동차 및 항공우주 산업에서는 적층 제조가 비용과 시간이 많이 소요되는 툴링을 피하는 데 유리하다는 사실을 발견했습니다.

항공우주 산업에서는 또한 3D 프린팅을 통해 자유로운 형태의 최적화된 물체를 생산할 수 있다는 사실을 발견했습니다. 이는 적층 제조를 사용하여 부품의 무게를 효과적으로 줄여 재료 비용과 생산 시간을 절약할 수 있음을 의미합니다. 엔지니어들은 고급 설계 도구를 사용하여 적층 제조를 통해 기존 프로세스에 사용되는 부품 수를 단 하나로 줄여 복잡한 설계의 조립 프로세스를 크게 단순화했습니다.

또한 WAAM(Wire Arc Additive Manufacturing) 및 DED(직접 에너지 증착)와 같은 기술은 국방 분야의 기능성 군사 장비를 수리하는 데 널리 사용됩니다. 이러한 기술은 터빈 블레이드와 고급 장비의 마모된 표면을 복원하고 수리하는 데 도움이 됩니다. 교체 부품의 재고가 부족할 수 있지만 3D 스캐닝 기술은 사용 가능한 부품을 역엔지니어링하는 데 매우 유용하며 3D 프린팅을 사용하여 쉽게 복제할 수 있습니다.

모든 산업 분야에서 경량 부품 및 부품을 사용하면 자재 비용과 에너지 소비를 줄일 수 있어 이점을 얻을 수 있습니다. 그러나 자동차 제조에 있어서 자동차 부문의 경량 부품을 사용하는 것은 매우 중요합니다. 또한 전기 자동차는 일반적으로 내연 기관과 동일한 최고 속도에 도달하지 않습니다. 전기자동차를 경량화하면 엔진 효율이 향상될 것으로 예상되며, 두 차량 유형 간의 격차를 해소하는 데 도움이 될 수 있습니다.

적층 제조 USP

적층 제조는 다양한 최종 사용자 산업 전반에 걸쳐 생산 프로세스를 혁신하는 강력한 기술임이 입증되었습니다. 적층 제조 기술은 실용적이고 신뢰할 수 있으며 지난 몇 년 동안 효율적으로 사용되었습니다. 3D 프린터를 통한 적층 제조 기술을 사용하면 기업은 번거로운 도구나 금형 수정 없이 즉시 부품을 설계하고 맞춤화할 수 있으므로 다른 공급업체에 의존하지 않고도 요구 사항에 맞는 도구를 즉시 얻을 수 있습니다. 이는 또한 운송 비용을 줄이는 데 도움이 되며 경주용 자동차와 같은 개조를 위해 예비 부품이 필요할 때 시간을 절약해 줍니다.

항공우주 및 국방과 같은 산업은 성능을 위해 적층 제조 제품을 사용하는 다른 산업 중 일부입니다. 항공기 부품은 가볍고 가혹한 환경 조건을 견딜 수 있는 적층 제조 제품에 사용됩니다. 필요한 재료가 적고 재료를 층별로 형성하는 공정으로 인해 항공우주 산업에서는 이를 주요 기업의 항공우주 부품 제조에 매우 중요한 경량화 및 폐기물 감소의 이점으로 활용합니다.

또한, 의료 산업의 급속한 발전과 혁신으로 인해 적층 제조 제품의 활용은 의사, 환자 및 연구 기관에 큰 이점을 제공합니다. 적층 제조 기술이 제공하는 기능성 프로토타입 디자인을 통해 수술 및 연구 목적에 필요한 다양한 디자인의 생명을 구하는 도구, 치과 시술에 사용되는 도구, CT 스캔을 위한 수술 전 모델, 맞춤형 톱 및 드릴 가이드, 인클로저 및 특수 장비.

이 외에도 다양한 산업에서는 3D 프린터가 제공하는 빠르고 사용자 정의 가능한 디자인을 위해 적층 제조 기술에 의존하고 있습니다. 적층 제조 기술은 생산 속도를 높이고 사실성과 기능성을 갖춘 다양한 모양과 디자인에 필요한 다양한 디자인 제품에 대한 수요에 대처합니다. 최종 사용자 중 일부는 전자 제조 회사, 아키텍처 모델 디자이너 등입니다.

맞춤화의 용이성으로 인해 구매자는 적층 제조에 대한 지출을 늘리게 되었습니다.

대량 생산과 동일한 디자인과 패턴으로 표준화된 제품과 일반 제품을 생산하는 기업에서는 고객마다 개인의 디자인이나 선호하는 제품이 다르기 때문에 맞춤형 제품에 대한 수요가 있습니다.

적층 제조는 기존 제조와 달리 추가 비용 없이 맞춤화가 가능하며 설계 프로세스에 추가 금형이나 도구가 필요하지 않습니다. 프로토타입 3D 디자인만 있으면 고객이 직접 만들 수 있습니다. 맞춤화가 용이하고 생산 속도가 빠르기 때문에 적층 가공에 대한 수요가 높습니다. 또한, AM(적층제조) 기술을 활용하면 개인화를 제공하지 않는 상대방에 비해 소비자에게 소속감과 소비자 만족감을 주는 독특한 구매자 및 소비자 경험을 제공할 수 있습니다.

예를 들어, 독일에 본사를 둔 자동차 제조업체인 BMW는 BMW MINI 시리즈의 고객이 회사의 온라인 상점을 통해 도어 핸들이나 측면 플레이트 부품과 같은 일부 특정 부품에 대한 디자인을 맞춤 설정할 수 있도록 허용했습니다. 한편, 이어폰 전문기업 노멀(NORMAL)은 앱을 다운로드해 고객의 창의성에 맞춰 디자인해 이어폰을 디자인할 수 있는 길을 열었고, 고객에게 자신만의 맞춤형 이어버드를 배송해 준다.

기존의 부품 제조 공정은 매우 높은 수준의 정밀도를 얻기 위해 제어 요소와 결합된 고용량 자원을 사용하는 데 의존합니다. 그러나 전통적인 제조 공정은 적층 제조 공정의 장점을 이길 수 없습니다. 더욱이, 적층 제조는 전통적인 제조 공정으로는 달성하기 매우 어려운 복잡한 설계를 구축할 수 있습니다. 적층 제조의 기능성과 정밀도는 기존 제조 공정보다 훨씬 높습니다. 적층 가공을 이용하면 기존 제조 방법과 달리 생산 시간을 몇 주에서 며칠로 단축할 수 있습니다. 적층 제조 기계는 지속적으로 인쇄할 수 있으며 최소한의 감독만 필요합니다. 이를 통해 제조업체는 필요한 양을 생산하고 초과 재고로 인한 비용 및 저장 공간 낭비를 방지함으로써 "적시" 원칙에 따라 운영할 수 있습니다.

또한, 적층 제조에서 사용할 수 있는 다양한 프로세스는 기존 제조 프로세스에 비해 다양한 생산 이점을 제공합니다. 따라서 짧은 생산주기로 복잡한 제조 및 맞춤형 설계의 용이성이 글로벌 적층 제조 시장을 주도할 것으로 예상됩니다.

중요한 문제: 요약

장비의 높은 비용과 적층 제조 전문가에 대한 제한된 접근은 향후 몇 년 동안 적층 제조 기술의 범위를 제한할 수 있는 요인 중 일부가 될 것으로 예상됩니다. 적층 제조 장비의 가격은 30만 달러에서 150만 달러 사이에 해당합니다. 또한 산업용 소모품의 가격은 개당 100달러에서 150달러 사이입니다. 이에 따라 노동집약적 제조기업은 이러한 제조기술을 자체 생산에 활용하는 것을 자제할 가능성이 높다.

적층 제조는 복잡한 설계 생산의 구세주로 간주됩니다. 그러나 여전히 시장 성장을 더욱 방해하는 특정 한계가 있습니다. 적층 제조는 프로토타입과 복잡한 부품 또는 설계 제작에 이상적인 것으로 간주되지만 대형 단일 부품을 제조하는 것은 여전히 ​​복잡합니다.

적층 제조는 레이저 PBF(Powder-Bed Fusion) 프로세스를 활용하여 유기 구조와 함께 복잡하고 복잡한 모양을 만들 수 있습니다. 이러한 형태는 전통적인 제조 작업을 사용하여 제조하기에는 너무 비싸거나 복잡한 것으로 간주되었습니다. 예를 들어, 레이저 PBF는 효율적인 재료 사용을 유도하기 위해 가장 복잡한 격자 구조를 보장하기 위해 경량 부품 생산에 활용될 수 있습니다.

의료 부문에 대한 긍정적인 전망

의료 영상의 디지털화와 이러한 디지털화의 발전으로 환자의 해부학적 구조를 3D 모델로 재구성할 수 있게 되었습니다. 개인 맞춤형 의료 기기의 일반적인 작업 흐름은 컴퓨터 3D 스캐닝 방법을 사용하여 환자의 해부학적 구조를 이미징하거나 캡처하는 것으로 시작됩니다. 이러한 데이터는 환자 해부학의 3D 모델을 인쇄하는 데 활용되거나 개인화된 장치 또는 임플란트를 만드는 데 사용될 수 있습니다.

의료 부문에는 의료용 모델, 임플란트, 도구, 도구 및 부품, 의료 보조 기구, 지지 가이드, 부목 및 보철물, 바이오 제조 등 다양한 의료 응용 분야가 있습니다. 예를 들어, 의료 모델은 환자의 해부학적 구조를 기반으로 하며 수술 전후, 수술 계획 및 의과대학생 교육, 환자와 환자 가족에게 알리는 데 사용됩니다. 특정 흥미로운 섹션에 대해 모델을 사용할 수 있습니다. 의료 모델은 두개악안면 부위, 사지, 골반 및 기타 뼈 구조에 널리 사용됩니다. 이러한 의료 모델은 X선, CT 스캔, MRI 및 기타 여러 스캐닝 방법을 통해 디자인 및 치수의 워크플로우를 얻는 3D 프린터의 프로토타입 디자인을 통해 만들어집니다.

"독립형" 부문은 기술적으로 진보된 독립형 3D 프린팅 장치의 가용성과 고급 독립형 시스템 출시를 준비하는 주요 시장 참가자의 연구 개발 증가로 인해 시장을 지배했습니다. Data Bridge Market Research는 헬스케어 3D 프린팅 시장이 2022년부터 2029년까지 예측 기간 동안 연평균 성장률(CAGR) 22.8%로 성장할 것으로 분석합니다.

연구에 대해 더 자세히 알고 싶으시면 다음을 방문하세요. https://www.databridgemarketresearch.com/ko/reports/global-healthcare-3d-printing-market

한편, 임플란트는 결함이 있거나 누락된 조직을 대체하기 위해 직간접적으로 적층 제조되며, 여기에는 크라운, 브릿지 등 치과용 응용 분야도 포함됩니다. 재료는 조직과 호환되어야 합니다. 적층 제조는 의료 모델과 유사한 유리한 솔루션입니다. 적층 제조 기술을 통해 환자 맞춤형 피팅인 디지털 3D 프린팅을 통해 맞춤형, 개인 맞춤형 임플란트를 제작할 수 있습니다.

Data Bridge Market Research는 위에서 언급한 예측 기간 동안 시장이 4.21%의 CAGR로 성장할 것으로 예상한다고 분석합니다. 간질, 심장 질환, 파킨슨병의 유병률 증가는 마이크로 전자 의료용 임플란트 시장을 이끄는 중요한 요인입니다.

https://www.databridgemarketresearch.com/ko/reports/global-microelectronic-medical-implants-market

정부 지출은 시장 움직임을 확대할 것으로 예상됩니다.

적층 제조는 기업이 디지털 프로세스, 통신 및 이미징을 통해 제조 및 산업 생산 환경을 혁신하고 있는 잠재적 범주 중 하나로 간주됩니다. 이 부문이 다양한 국가 경제에 기여할 가능성을 확인한 후, 여러 국가의 정부는 다양한 부문에서 적층 제조를 지원하고 촉진하기 위한 다양한 전략을 제시하고 있습니다.

예를 들어, 중국, 미국, 러시아 정부는 군사력 응용 프로그램의 채택 및 개발을 통해 첨단 기술에 대한 사용자의 자신감을 강화했습니다. 예를 들어, 해병대의 적층 제조 부서는 단 40시간 만에 500평방피트 규모의 막사 오두막을 인쇄할 수 있는 가장 큰 3D 콘크리트 프린터를 만들었습니다. 한편, 미국 상무부 산하 국립표준기술연구소(NIST)는 측정 과학 연구를 통해 금속 기반 적층 제조의 광범위한 채택에 대한 현재 및 미래의 장벽을 해결하는 데 도움이 되도록 370만 달러의 보조금을 지급했습니다.

결론

적층 제조는 제조 회사의 총 소유 비용을 절감할 뿐만 아니라 부품의 구조적 특성을 향상시키는 핵심 도구 중 하나로 부상했습니다. 중국과 인도를 포함한 개발도상국의 제조 부문에 대한 긍정적인 전망과 자동차, 항공우주, 의료 분야의 강력한 R&D 투자는 적층 제조의 가치 사슬 전반에 걸쳐 활동하는 업계 참가자들에게 어려움을 겪을 것으로 예상됩니다. 제조 회사는 가까운 미래에 완제품 또는 제품의 인지도를 높이기 위해 구매자 기반을 확장하는 동시에 고객에게 전치사를 전달하는 비용을 줄이기 위한 지출을 늘릴 것으로 예상됩니다.

Data Bridge Market Research는 2023~2030년 예측 기간 동안 시장이 연평균 성장률(CAGR) 20.9%로 성장하고 있으며 2030년까지 91,85388만 달러에 이를 것으로 분석하고 있습니다. 적층 제조 시장의 성장을 이끄는 주요 요인은 수요 증가입니다. 자동차 및 항공우주 산업의 경량 부품에 사용됩니다.

연구에 대해 더 자세히 알고 싶으시면, https://www.databridgemarketresearch.com/ko/reports/global-additive-manufacturing-market