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Manufacturing [Case Study] Formlabs X Dorman Products 2024.05.10

애프터마켓 시장 선도의 핵심은

Formlabs 3D프린팅 기술

미국의 Dorman Products Inc.는 1918년 설립된 애프터마켓 자동차 제품 제조업체입니다. 100년의 역사를 지닌 Dorman Products Inc.의 엔지니어와 설계자는 자동차 정비의 새로운 수리 솔루션을 지속적으로 개발함으로써 애프터마켓 성장에 앞장서고 있으며, 현재 118,000개 이상의 제품 및 부품을 제공하며 매년 성장해나가고 있습니다.

반도체 칩 부족현상, 배송 지연, 공장 폐쇄 등의 다양한 이슈로 인해 지난 2년 동안 신차와 중고차 가격이 모두 급등했습니다. 소비자는 신차를 구입할 수 없는 경우가 많았고 자동체 제조업체 또한 공급망 문제로 많은 어려움이 발생했습니다. 이러한 상황에 차량을 원활하게 운행하기 위해 자동차 유지 관리 및 정기 서비스에 대한 보장이 점점 더 중요해지게 되었습니다.

소형 및 대형 차량용 애프터마켓 자동차 부품을 제조하는 100년 역사의 Dorman Products는 생산 일정을 단축하고 품질을 높이기 위해 3D프린터를 도입하였습니다. 그들은 12대의 3D프린터를 사용하여 OEM(Original Equipment Manufacturer)이 지속적으로 추가하는 새로운 제조사와 차량 모델에 보조를 맞출 수 있도록 돕습니다. Dorman Product의 적층 제조 책임자인 Chris Allebach와 기계설계팀 관리자인 Eric Tryson은 여러 FDM 3D프린터와 함께 Formlabs의 Form 2, Form 3 및 Form 3L SLA 3D프린터를 활용하여 새로운 품목의 프로토타입을 신속하게 제작하고 맞춤형 제품을 생산합니다.

'우리는 새로운 신형 자동차가 출시되기 약 2년 전부터 프로젝트를 시작합니다. 교체 제품의 신뢰를 보장함과 동시에 시장에 빠르게 출시하는 방법을 찾아야하기 때문입니다. 3D프린팅을 통해 즉시 변경하고 반복할 수 있는 작업 능력은 과거에는 수행하지 못했던 프로젝트의 문을 열어주었습니다. 또한 우리는 그것이 고품질 부품이 될 것이라는 사실을 알고 있기에 우리가 하는 일에 더 자신감을 가질 수 있습니다.'

- Dorman Product Inc. 적층 제조 책임자, Chris Allebach

Dorman Products가 제공하는 제품 범위는 엄청납니다. 전자열쇠를 비롯한 기본 엔진 부품부터 복잡한 전자 모듈과 대형 트럭 부품까지 다양한 제품 및 부품을 취급하며 수백 가지의 다양한 차량에 대해 118,000개의 개별 부품 데이터베이스를 설계하고 관리합니다.(2021년 12월 25일 기준) OEM 부품 고장을 분석하고 제품을 리버스 엔지니어링하며 경우에 따라 설계를 완전히 재고하고 개선하기도 합니다. 기계설계팀 관리자인 Eric Tryson은 '우리는 자동차 부품의 상당 부분을 차지하는 다양한 제품을 보유하고 있으며 역사적으로 매년 4,000~5,000개의 새로운 부품을 출시했습니다.' 라고 합니다.

Dorman Products에서 사용중인 Formlabs 3D프린터

디자이너가 확인하고 형상과 치수가 올바른지 검토할 수 있도록 빠르게 프로토타입을 만든 후에 또 다른 3D프로토타입으로 작업을 마무리합니다. 그러나 Dorman Products는 단순히 부품만 교체하는 것은 아닙니다. OE FIX™라인의 경우, 기존의 디자인을 개선하려고 노력할 뿐 아니라 단순히 리버스 엔지니어링을 하는 것이 아닌 부품이 실패한 이유를 분석하고 어떻게 하면 더 좋게 개선될 수 있는지를 연구 개발합니다. 이는 재료 변경이나 전반적인 디자인 변경으로 귀결될 수 있으며, 재설계를 수행하는 경우 프로토타입을 제작한 다음 기능 테스트를 수행합니다.

OE FIX™라인에서 엔진 부품 프로토타입을 제작한 사례가 있습니다. 기존 부품은 플라스틱이었는데 엔진에서 발생하는 열에 계속 노출되면서 깨지는 문제가 발생하여 부품 분석을 끝낸 후 주조 알루미늄으로 다시 엔지니어링하기로 결정하였습니다. 재설계한 부품이지만 성능이 동일하게 유지되도록 하기위해 광범위한 프로토타입을 제작하고 테스트하는 작업을 반복해야 했습니다.

OE FIX™에서 제작한 엔진 부품

Dorman Products가 10년 전 첫 번째 FDM 3D프린터를 구입한 이후 기계설계팀은 꾸준히 프린터를 추가하여 기존 장치의 용량을 지속적으로 최대화하고 Formlabs SLA 3D프린터의 다양한 소재 라이브러리를 활용해 왔습니다. Dorman Products의 전 세계 연간 매출은 13억 5천만 달러(2021년 12월 25일 기준)에 가까웠지만 새로운 장비 도입은 구매 정당성을 입증해야 했습니다. '우리는 표면 마감과 치수 정확도를 위해 Form 2를 선택하기로 결정했고, 우리의 경우 2개월 이내에 투자 비용을 회수했다는 사실을 알게 되었습니다. Formlabs 3D프린터에 대한 비용 정당화 또는 ROI를 수행할 때 2년이 아닌 몇 달 만에 보상을 정당화할 수 있습니다. 이는 우리 경영진에게 3D프린팅이 충분히 가치있는 투자라는 확신을 심어줍니다.' 라고 Tryson은 말합니다. 이러한 확신을 바탕으로 불과 1년 전 최초의 대형 3D프린터인 Form 3L에 투자할 수 있었습니다. Form 3L은 하루에 10-12시간, 때로는 밤새도록 작동합니다. 다양한 소재의 레진을 사용하고 있기 때문에 크고 작은 부품 모두의 기계적 특성을 일치시킬 수 있어 작업 흐름이 더욱 간소화 되었습니다.

'우리는 표면 마감과 치수 정확도를 위해 Form 2를 선택하기로 결정했고, 우리의 경우 2개월 이내에 투자 비용을 회수했다는 사실을 알게 되었습니다. Formlabs 3D프린터에 대한 비용 정당화 또는 ROI를 수행할 때 2년이 아닌 몇 달 만에 보상을 정당화할 수 있었습니다. 이는 경영진에게 3D프린팅이 충분히 가치있는 투자라는 확신을 심어줍니다.'

- Dorman Product Inc. 기계설계팀, Eric Tryson

3D프린터로 출력 후 전기 도금된 어셈블리

공급망 혼란은 한동안 계속될 것 같고, 신차와 중고차 가격 모두 여전히 높습니다. 더 많은 OEM이 전기 자동차 제조로 전환됨에 따라 새 모델의 부품은 점점 더 가벼워지고 새로운 적층 제조 기술이 최적화되며 다양한 소재로 제작됩니다. 자동차 산업은 애프터마켓은 물론 독창적인 디자인을 위해 적층 제조 기술에 점점 더 의존하고 있습니다. Dorman Products는 이미 이 분야를 선도하지만 앞으로의 성장을 여전히 기대하고 있습니다. ROI가 확고히 확립되고 FDM 및 SLA 기술이 더욱 익숙해짐에 따라 기계설계팀은 Formlabs의 SLS 3D프린터 Fuse 1을 추가적으로 마련할 준비를 하고 있습니다.

'FDM 3D프린터를 통해 빠르고 간편함을, SLA 3D프린터를 통해 높은 정확도와 내구성을 얻었지만, 더 높은 기능성 부품을 효율적으로 생산하기 위해 파우더 형태의 SLS 3D프린터가 필요하다고 생각합니다. 우리는 Formlabs의 Fuse 1 3D프린터를 추가로 구입할 예정입니다.'

- Dorman Product Inc. 기계설계팀, Eric Tryson

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