케이스 스터디
Nissan이 데이터 준비 시간을 50% 단축한 방법
닛산 자동차는 3D 프린팅 기술을 사용하여 프로토타입을 제작하고 새로운 차량들의 형태를 실험하고 있습니다. 기존의 해당 작업에는 많은 수작업이 필요했습니다. 머티리얼라이즈 소프트웨어 덕분에 닛산이 전체 프로세스를 변경하고 효율성을 크게 높일 수 있었던 사례를 소개합니다. 데이터 준비 시간이 몇 개월에서 몇 초로 단축되었습니다.
Challenge 도전
전체 3D 프린팅 공정을 보다 효율적 만들 필요
Solution 해결방법
생산 프로세스의 자동화 및 반복적인 수동 데이터 준비 작업을 제거
Solution used 활용된 소프트웨어 솔루션
Insight 인사이트
데이터 준비 시간이 몇 개월에서 몇 초로 단축
SinterStationHiQ을 사용하는 신차 생산 준비 기술 센터의 닛산 직원
데이터 준비 및 서포트 제거 시간을 대폭 단축
빌드 플랫폼은 크기가 제한되어 있으므로 큰 특정 파트는 잘라내어 별도의 파트로 프린팅해야 합니다. 과거 워크플로우에서 닛산은 CAD 소프트웨어를 사용하여 큰 파트를 작은 파트로 분할했습니다. 보통 큰 파트를 분할하는 데에 3일 정도의 기간이 걸렸습니다. 이제 닛산은Materialise Magics software을 활용하여 데이터 준비 시간을 50% 단축했습니다.
" Magics의 분할 기능을 통해 특정 위치에서 물체를 쉽게 분할할 수 있으며 작업 시간도 절반 정도 단축되었습니다."라고 닛산 측은 설명합니다. "분리를 수행할 때 위치 고정 핀을 자동으로 생성할 수 있는 유용한 기능도 있어 조립 중에 위치를 쉽게 일치시킬 수도 있습니다."
과거에 닛산이 겪은 또 다른 어려움은 파우더 신터링을 사용할 때 고온으로 인해 형성 과정에서 파트가 뒤틀리거나 구부러질 위험이 있다는 것이었습니다. 그림 3에서 알 수 있듯이 서포트 구조를 생성함으로써 이를 방지할 수 있었습니다. 또한 자동으로 서포트와 파트 간의 연결을 매우 미세하게 조정할 수 있기 때문에 서포트 구조를 더 쉽게 제거할 수 있어 후처리 속도가 빨라졌습니다.
그림 1: 분할 Splitting 기능
절단면에 포지셔닝 핀이 자동으로 생성됩니다(설정 핀도 지원됨).
그림 2: 분할 Splitting 기능
Split 중에 핏(fit)을 만들 수도 있습니다.
그림 3: 서포트 제작 기능
변형 방지를 위한 기둥 및 기타 서포트는 서포트가 필요한 두 지점을 클릭하기만 하면 손쉽게 만들 수 있습니다.
한 달의 작업량을 몇 번의 클릭으로 이루어내다
큰 부품들을 분할(splitting)하는 것 다음으로, 닛산은 또한 적절한 벽 두께(wall thickness)를 설정하는 데 많은 시간을 소비했습니다. 차량 중 하나의 3D 모델을 축소하게 되면, 파트의 벽 두께(wall thickness)가 그에 따라 함께 얇아져 프린팅 할 수 없는 데이터가 생성되게 됩니다. 과거에는 CAD에서 디자인을 수동으로 변경했습니다. 한 달 정도의 작업이 필요한 작업입니다.
얇은 벽으로 된 구성 요소를 찾아 두께를 늘리기 위해 20,000개 이상의 데이터를 검색해나가야 했죠. “한 개의 피스로 된 3D 프린팅이 필요한 모든 파트의 경우, 원래 디자인된 파트 간의 간격을 변경해 파트 간 연결이 가능하도록 많은 수동 작업을 해야 했습니다."라고 닛산 측은 설명합니다.
오늘날 닛산은 이러한 단계를 자동화하는 Magics 소프트웨어를 사용하여 많은 시간을 절약하고 있습니다.
"머티리얼라이즈의 Magics를 사용하기 시작한 이후로 단 한 번의 클릭으로 자동 데이터 오류 수정, 임의 값에 의한 두께 검색, 데이터 병합 등의 프로세스를 모두 수행할 수 있게 되어, 필요한 작업 시간이 크게 단축되었습니다 (그림 4). 또한 벽 두께 분석 기능을 사용하여 각 파트의 두께를 시각화하여 3D 프린팅이 불가능한 얇은 벽을 가진 파트가 간과되는 것을 방지할 수 있었습니다. (그림 5) 또한 임의의 영역을 선택한 후 해당 영역의 두께를 쉽게 변경할 수 있게 되었죠. 이게 우리가 자주 사용하는 기능들입니다.” (그림 6)"
그림 4: 래핑 Wrapping 기능
절단면에 포지셔닝 핀이 자동으로 생성됩니다(설정 핀도 지원됨).
그림 5: 그라데이션으로 벽 두께 분석
벽 두께 분석 기능을 사용하면 각 파트의 두께를 시각화할 수 있어, 3D 프린팅이 불가능한 얇은 벽을 가진 파트가 간과되는 것을 방지할 수 있습니다.
그림 6: 서포트 생성 기능
변형 방지를 위한 기둥 및 기타 서포트는 서포트가 필요한 두 지점을 클릭하기만 하면 만들 수 있습니다.
파우더 신터링 3D 프린터를 위한 자동화된 3D 배치로 작업 시간을 크게 단축하다
사용 전 – 반복된 수동 데이터 준비 작업으로 오랜 작업 시간이 걸리다
파우더 신터링 3D프린터의 운영 효율성을 위해 가장 중요한 측면은 한 번에 최대한의 파트를 프린트할 수 있도록 파트를 잘 배치하고, 파트를 배치한 후에는 높이를 제한하는 것입니다. 이 접근 방식은 파우더 비용과 빌드 시간을 줄이고 장비의 사용을 최적화합니다.
닛산의 담당자는, "닛산은 Magics 신터 모듈을 사용하기 전에 3D 프린터와 함께 제공된 기존의 소프트웨어를 사용하여 파트를 수동으로 배치하여 서로 닿지 않도록 하면서 높이를 최대한 제한하는 작업을 했습니다(1단계와 2단계). 그 후에는 동일한 소프트웨어를 사용하여 파트 간의 간섭을 확인하였습니다. 수동으로 진행된 파트 배치에 오랜 시간이 걸렸고 간섭 검사를 위한 계산만 해도 몇 시간이 걸렸습니다(3단계).
이로 인해 3D 프린팅 작업의 시작이 지연되었을 뿐만 아니라, 언제 계산이 끝날지 몰랐기 때문에 생산 일정을 만드는 것 자체가 불가능했습니다. 우리에게는 정말 힘든 일이었습니다. 간섭이 발견되면 레이아웃을 수동으로 다시 수행한 다음 다른 간섭 검사를 실행해야 했습니다. 이는 작업 스케줄링과 직원 업무시간을 관리하는 측면 양쪽에서 큰 문제였습니다.”
1단계
프린터와 함께 제공된 기존의 소프트웨어를 사용하여 수동으로 파트를 배치합니다.
2단계
파트간 간섭을 방지하기 위해서 갭을 만듭니다. 하지만 배치가 최적화된 상태는 아닙니다.
3단계
프린터와 함께 제공된 소프트웨어를 사용하여 오버랩되는 파트를 확인합니다. 이에는 10분부터 몇 시간까지 걸릴 수 있습니다.
*오버랩이 발생한 것을 발견한 경우 1단계 작업으로 돌아갑니다.
4단계
3D 프린팅 작업을 시작합니다.
사용 후 – 신터 모듈이 사용자를 대신해 최적의 파트 배치를 지원하고 전반적인 프로세스의 효율성을 개선합니다.
“이제는 Magics 의 신터 모듈이 구성 요소를 자동으로 배치하면서 파트간 설정 간격을 유지하고 높이를 제한해주기 때문에 더 이상 오버랩을 검사한 후 수동 레이아웃 작업을 반복하는 데 엄청난 시간을 투자할 필요가 없어졌습니다. 신터 모듈이 대신 올바른 간격을 유지하면서 구성요소를 배치해주기 때문에, 빌드 플랫폼 내에 파트들이 완전히 배치될 수 없어 여러 빌드로 분할해야 했던 과거와 달리 이제는 파트를 한 번의 빌드 작업으로 완료할 수 있게 되었습니다. 단일 빌드 작업의 용량을 늘림으로써 작업 시간, 데이터 준비, 프린팅 시간, 쿨링 시간 등 작업을 위한 3D프린터 점유 시간, 낭비되는 원자재 양을 줄일 수 있었습니다. 그 결과로 전체 3D 프린팅 공정의 효율성이 훨씬 높아졌습니다!" - Nissan
단계1
Magic 신터 모듈이 파트를 최적의 위치에 자동으로 배치해 줍니다.
단계2
3D 프린팅 작업을 바로 시작할 수 있습니다.
다른 추가 가능한 기능:
작고 깨지기 쉬운 파트에 대한 보호 상자
열 분산을 담당하는 배치 최적화 옵션