1월 24, 2018

제조업의 재정의: 새로운 금속 3D 프린팅

첫 번째 포스팅에서는 그리스 철학에서 종이 생산에 이르기까지 제조업의 역사에 대해 살펴보았습니다. 제조 분야에서 한 가지 분명한 것은 변화의 필요성입니다. 파괴적인 기술은 이 분야에서 지속적인 진화와 재정의의 열쇠이며, 그 대표적인 분야가 바로 금속 3D 프린팅입니다.

재현 가능한 3D 설계와 새로운 기술인 초음속 3D 증착을 결합하면 규모의 경제 없이도 금속 제품을 매우 빠르고 동일하게 만들 수 있다는 것이 업계의 과제입니다.

우리는 우리 자신의 발명품의 효과를 예측하는 데 어려움을 겪고 있으며, 관심 분야에 따라 고객마다 그 발명품에서 다른 것을 봅니다.

어쩌면 이러한 개입은 지금 당장은 우리와 다른 사람들이 예측할 수 없는 방식으로 엄청난 효과를 가져올지도 모릅니다. 소크라테스는 글쓰기가 사회에 미치는 모호한 영향력을 인지하고 있었지만, 고대 세계에 혁명을 일으킬 두 번째 발명품인 종이의 발명에 의해 뒷받침될 줄은 몰랐습니다.

우리는 잠재 고객에게 기계가 무엇을 할 수 있는지 설명하고, 제품과 소요 시간을 보여주며, 각자의 방식으로 미래를 인식하게 합니다. 그러면 회사 내 다른 사람들도 기계에서 다른 것을 인식하고 다른 용도를 상상할 것입니다. 우리가 이 과정보다 앞서서 모든 것을 미리 알고 있는 것처럼 행동할 수는 없습니다. 우리가 할 수 있는 것은 프로세스를 완성하고 이를 보여주는 것뿐입니다.

미래를 바라보며

현재가 지배하지 않는 미래를 상상하기란 거의 불가능합니다. 최초의 레코드판 광고는 가족들이 축음기 앞에 둘러앉아 음악을 듣는 모습을 보여주었지만, 당시에는 보는 것이 아니라 듣기만 하면 되었습니다. 이제 음악을 듣는 사람들은 이동성이 뛰어나며 심지어 공원에서 조깅을 할 수도 있습니다. 녹음된 사운드의 유연성이 주목받기까지는 시간이 좀 걸렸습니다. 이는 다른 산업 분야에서도 마찬가지입니다. 사실 초기 자동차는 불필요한 디자인임에도 불구하고 마차처럼 설계되었는데, 이는 인간으로서 현재를 기반으로 하지 않고는 미래를 예측할 수 없기 때문입니다.

초음속 3D 증착은 자동차 부품이나 항공 부품의 대량 생산을 불필요하게 만들 수 있지만, 이를 설명하고 정당화할 수 있어야 합니다.

금속 3D 프린팅은 현재 매우 느리고 비용이 많이 듭니다. 이로 인해 이 기술은 의료, 치과, 항공우주와 같은 전문 산업에서 사용되는 일회성 틈새 시장이나 소량 부품에 국한되어 있습니다.

또는 3D 프린팅 엔지니어들은 기존 제조 방식과 동일하게 용융 금속을 10,000번 부을 수 있는 금형을 인쇄하는 등 현재에 의존하여 사고를 구조화했습니다. 하지만 이는 현재를 미래로 옮기는 잘못된 방법이었으며, 우리의 상상력은 이런 식으로 제한되어 있기 때문입니다. 주문형 인쇄는 단가를 충분히 낮은 수준으로 낮추기 위해 그렇게 많은 제품을 생산할 필요가 없다는 것을 의미하므로 기계가 동일한 제품을 10,000개나 생산할 수 있는지 물어볼 필요가 없습니다. 부품 생산업체는 그날 필요한 부품만 생산할 수 있고, 대규모 생산으로 평균 비용이 충분히 낮아졌기 때문에 많은 수의 부품을 주문하고, 비용을 지불하고, 창고에 보관할 필요가 없습니다.

업계가 변화하고 있습니다.

인쇄 공정에서 용융을 제거함으로써 돌파구를 마련했습니다. 기존의 금속 프린팅은 레이저로 녹인 금속 분말을 아주 미세한 층으로 퍼뜨립니다. 부품이 냉각되고 새로운 층이 펼쳐지면 레이저가 분말을 녹이고 이 과정이 반복됩니다. 이 용융 및 냉각 과정은 물리학의 법칙에 따라 시간이 걸리며 속도를 높일 수 없습니다. 불활성 가스에 대한 요구 사항과 결합하여 이 공정은 느리고 비용이 많이 듭니다.

이에 비해 초음속 3D 증착은 소형 로켓을 통해 공기를 1000m/s의 초고속으로 가속하는 공정을 사용합니다. 금속 입자는 공기 흐름에 주입되어 음속의 최소 두 배 이상으로 가속됩니다. 금속 입자가 표면에 부딪히면 단단한 금속 부품이 만들어지는데, 이 공정은 연속적이고 저렴한 비용으로 빠르게 이루어집니다.

다음 포스팅에서는 금속 3D 프린팅 기술이 업계에서 어떻게 활용될 수 있는지 살펴보겠습니다.