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자동차 산업에서 적층 제조는 오랫동안 전통적인 제조 방식의 대안으로 여겨져 왔습니다. 기능성 부품 생산은 여전히 추구하는 목표로 남아 있지만 많은 대형 자동차 OEM에게는 큰 도전이기도 합니다. 기능 부품은 품질, 속도 및 제조 비용에 대한 엄격한 요구 사항은 물론 경쟁업체와 차별화되는 디자인을 가지고 있습니다. 설계 출시 시간, 성능 및 수익성이 대량 생산의 핵심인 산업에서 적층 제조는 점점 더 큰 역할을 하고 있습니다.
FAW-Volkswagen Automobile Co., Ltd.는 1991년 길림성 창춘에서 설립된 FAW 그룹, 폭스바겐 및 아우디의 합작 투자 회사입니다. FAW-Volkswagen은 중국 최초의 양산형 승용차를 비롯한 상징적인 모델 시리즈를 통해 중국 자동차 시장의 강력한 리더로 자리매김했습니다. 2019년 말까지 FAW-Volkswagen은 연간 판매 234만 대, 누적 생산량 1,900만 대를 달성했습니다.
FAW-Volkswagen의 적층가공에 대한 첫 번째 시도는 새로운 모델 프로토타이핑 및 개발을 위해 FDM 및 SLA 기술을 채택하는 것이었습니다. 그러나 제품 라인과 엔지니어링 요구 사항이 증가함에 따라 FAW-Volkswagen은 고성능 기능성 부품 제조를 위한 다른 플라스틱 첨가제 기술을 찾기 시작했습니다. Farsoon의 HT403P 는 FAW-Volkswagen 엔지니어링 팀에 산업용 플라스틱 레이저 소결 시스템을 제공하여 혁신을 강화하고 제조 품질과 속도를 향상시킬 수 있었습니다.
“ Farsoon Laser Sintering Technology의 이점이 증가하고 응용 분야가 확장됨에 따라 이제 디자인 프로토타이핑 및 기능 부품 생산을 포함한 모든 새 모델 개발 프로세스에서 HT403P를 집중적으로 사용하고 있습니다. 현재 우리는 HT403P로 매년 5000개가 넘는 부품의 프로토타입을 만들고 있습니다.” FAW-Volkswagen의 수석 R&D 엔지니어인 Wu Hongtao는 설명했습니다.
기능성 프로토타이핑을 위한 비용 대비 성능 향상
기능적 구성 요소는 자동차 설계 프로세스에서 매우 중요합니다. 특정 요소를 테스트하고 제어하기 위해 각 기능 부품을 설계하는 것을 포함한 개발 및 검증 프로세스. 모든 기능 테스트에서 수집된 데이터는 변수에 대해 추가 분석 및 처리됩니다. 기능적 성능 및 환경 요구 사항을 충족하기 위해 모든 플라스틱 부품은 적합한 제조 도구 및 재료로 제작되어야 합니다.
그림 1: FAW-Volkswagen 범퍼 가이드 브래킷 모델. 이미지 제공: FAW-Volkswagen
범퍼 가이드용 브래킷을 예로 들어 보겠습니다(그림 1). 이 부품은 기능 테스트를 위해 30개의 작은 배치가 필요했습니다. 이 수량은 복잡한 제조 공정, 시간 소모, 도구 제작 및 수작업의 높은 비용으로 인해 실리콘 몰드를 사용하는 데 어려움이 있습니다. 실리콘 몰드 제조의 여러 단계로 인해 부품 무결성이 저하되고 강도가 낮아져 하중 및 충격 테스트 중에 성능이 저하될 수 있습니다. 기존의 실리콘 몰딩과 비교하여 플라스틱 레이저 소결 공정은 78시간에 비해 단 14시간의 물리적 파트 타임 설계를 달성했으며 총 72%의 생산 비용 절감을 달성했으며 그 중 인건비는 1000USD에서 60USD로 감소했습니다(그림 2 ).
기존의 실리콘 성형 공정과 비교하여 HT403P 플라스틱 레이저 소결 부품은 온도, 습도 및 화학적 부식 조건에서 최적의 강도, 우수한 저항 성능을 나타냅니다. 하중 테스트 중에도 부품 무결성이 개선되어 뛰어난 충격력을 보여줍니다.
그림 2: 실리콘 몰딩과 Farsoon 적층 제조의 생산 시간 및 비용 비교
FAW-Volkswagen의 선임 R&D 엔지니어인 Wu Hongtao는 "상당히 시간을 절약하고 비용을 절감한 것 외에도 Farsoon 적층 제조 기능 부품에서 99%의 매우 높은 수율과 높은 통과율을 확인했습니다."라고 설명했습니다. HT403P는 기능적 프로토타이핑에 매우 적합한 도구이며 전통적인 제조에 유리한 대안입니다.”
고급 제조 도구 및 대체 공급망
자동차 에어 덕트는 차량의 탑승자 컴파트먼트로 제어된 공기 흐름을 제공하는 핵심 구성 요소입니다. 생산의 주요 과제는 대형 복합 중공 구조입니다. 전통적으로 이 구조는 취입 성형으로만 생산할 수 있습니다. 고도로 숙련된 공급자만이 운영할 수 있는 높은 크기 정밀도로 이것은 부품의 리드 타임과 품질 관리를 증가시킬 뿐만 아니라 소량 배치 시제품 제작에 매우 비쌉니다. 10개의 소규모 작업의 경우 블로우 몰드 생산 공정은 최대 3개월이 소요될 수 있으며 비용은 USD 36,000에 달합니다. 또한 디자인 개발 과정에서 잦은 반복과 커스터마이징 뿐만 아니라 한정판 자동차에 대한 니즈가 증가함에 따라 FAW-Volkswagen의 엔지니어링 팀은 더 나은 비용 효율성과 속도를 갖춘 고급 제조 도구를 찾았습니다. (그림 3).
엔지니어들은 새로운 소량 배치 제조 솔루션으로 플라스틱 레이저 소결 기술을 사용하기로 결정했습니다. 레이저 소결 공정은 다른 제조 도구 없이 복잡한 공기 덕트 구조의 설계-제조 공정을 간소화하고 공급망 관리를 단순화하는 데 도움이 되었습니다. 이로 인해 설계 반복 프로세스가 크게 가속화되고 생산 비용이 절감되었습니다. 이는 도구 제작과 관련된 낭비 및 재고를 방지하기 위한 한정판 모델 개발에 특히 유용합니다.
그림 3: Farsoon 적층 기술을 사용한 FAW Volkswagen Air-Duct 기능 프로토타이핑 부품. 이미지 제공: FAW-Volkswagen
“에어 덕트 개발을 위해 Farsoon의 레이저 소결 기술보다 더 적합한 제조 도구는 없습니다. 기존의 블로우 몰딩 및 기타 3D 프린팅 기술과 비교할 때 Farsoon 레이저 소결은 더 빠른 설계-제조 주기와 개선된 비용 성능을 제공합니다. 이는 빈번한 반복 주기로 빡빡한 R&D 시간 프레임에서 우리에게 매우 중요합니다. 우리는 미래 기술 로드맵을 위해 신뢰할 수 있는 진정한 제조 도구로서 Farsoon HT403P의 안정성과 품질에 매우 감사하고 있습니다.” FAW-Volkswagen의 수석 R&D 엔지니어인 Wu Hongtao는 말했습니다.
파순 기술 소개:
업계에서 20년 이상의 경력을 가진 레이저 소결 기술의 진정한 선구자 중 한 명인 Dr. Xu Xiaoshu가 2009년에 설립한 Farsoon Technologies는 현재 산업용 금속 레이저 용융 및 플라스틱 레이저 소결 시스템의 선도적인 기계 공급업체입니다. Farsoon은 전기/기계 공학, 레이저, 스캐닝 및 광학, 열 제어, 재료 개발 및 응용 공학 분야의 역량을 갖춘 세계적 수준의 전문가 팀을 개발했습니다. "산업을 위한 개방"이라는 명확한 비전을 가지고 Farsoon은 개방형 시스템, 재료, 매개변수 및 응용 프로그램을 통해 산업 생산을 지원하는 데 전념하고 있습니다.
FAW-폭스바겐 소개:
FAW-Volkswagen Automobile Co., Ltd.는 1991년 2월 6일에 설립되었습니다. FAW Group, Volkswagen, Audi 및 Volkswagen(중국)이 투자했습니다. 거의 30년 간의 기술 혁신 끝에 FAW-Volkswagen은 Audi, Volkswagen 및 Jetta의 세 가지 주요 브랜드로 20개 이상의 제품 라인을 구축했습니다. 장춘(중국 동북부), 청두(중국 남서부), 포산(중국 남부), 칭다오(중국 동부), 톈진(중국 북부)을 포괄하는 확장된 생산 능력 및 공장 레이아웃. 중국 승용차 시장의 강력한 리더인 FAW-Volkswagen은 2019년 말까지 연간 판매량 234만 대, 누적 생산량 1,900만 대를 달성했습니다.
