일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2020.12.9

폭스바겐, 3D프린터로 자동차 제조
시간과 비용 저감 효과는?

오늘날의 자동차업체는 전기자동차(EV)나 자율주행을 위한 선진운전지원시스템(ADAS) 등 차세대 자동차 개발에 드는 비용이 급증하고 있다. 급증하는 만큼 얼마나 시간과 비용을 삭감해 개발을 효율화할 것인가가 중요해진다. 그 대응의 하나로서 3D프린터의 활용이 증가하기 시작했다. 잘 알려져 있는 것이 독일 폭스바겐이다. 인테리어나 익스티어리어의 프로토타입 제작에서 효과를 발휘하고 있다고 한다.

폭스바겐은 지금까지도 인테리어나 익스티어리어의 프로토타입 제작에 3D프린터를 활용하고 있었다. 그러나 그 공정을 재검토해 더 큰 효율화를 목표하고 있다. 이스라엘 스트라타시스(Stratasys)가 19년에 발표한 3D프린터 ‘J850’을 도입한 것은 그 일례다.

J850은 복수의 소재감을 한번의 조형으로 풀 칼라 표현이 가능한 것이 특징이다. 플라스틱, 고무, 천, 피혁, 목재, 유리 등 복수의 소재감을 갖는 프로토타입을 단번에 제작할 수 있기 때문에 기존보다 시간과 비용 저감에 도움이 됐다고 한다.

일반적으로 3D프린터로 프로토타입을 제작할 경우는 재질이나 소재 별로 파트를 제작한 후에 그것들을 조합해 완성시킨다. 파트에 따라서는 도장할 필요가 있거나 외부에 제작을 의뢰하는 경우도 있다.

아울러 3D프린터의 기초에 대해서는 Nikkei Monozukuri 기사 <3D프린터 활용 첫 걸음, 왜 복잡한 모양을 만들 수 있을까?>를 읽어보길 바란다.

폭스바겐처럼 3D프린터의 활용을 가속하는 자동차업체는 이외에도 있다. 예를 들면, 독일 BMW 그룹은 20년 6월에 3D프린팅(적층제조=AM)의 새 시설 ‘Additive Manufacturing Campus(이하, AMC)’를 정식으로 개설했다.

NikkeixTECH/Nikkei Monozukuri 기사 <BMW의 3D프린터 기술 30년이 결실, 80명 고용, 50대를 집약한 새로운 시설>에 따르면, 이 시설에서는 적층제조에 의한 시작품과 제품용 부품을 제조한다. 아울러 적층제조에 관한 신기술 연구와 이 기술을 글로벌 전개하기 위한 트레이닝 기능을 제공한다고 한다. 투자액은 1,500만 유로(약 18억 엔)에 달한다.

일본의 자동차업체 중에서는 닛산자동차가 본격적으로 3D프린터를 활용하기 시작했다. NikkeixTECH/Nikkei Monozukuri 기사 <’전동화가 진행되면 부품은 늘어난다’, 적층제조에 진심인 닛산>에 따르면, 닛산은 양산차 부품에 대한 적층제조의 실용화를 시야에 넣고 적극적으로 검토하고 있다. 그 배경에 있는 것은 자동차의 전동화다.

위의 기사에서는, 닛산은 향후 환경 규제에 대응하기 위해 하이브리드차(HEV)에 탑재하는 엔진 부품은 소형화∙경량화하는 것이 필수라고 판단하고, 그 수단의 하나로서 적층제조를 생각하고 있다. 특히 경량화에서는 ‘움직이는 부품’을 경량화하면 파급효과가 크다고 보고 있다. 그 효과는 ‘피스톤을 100g 경량화한다면 차체를 10kg 경량화한 것과 동등한 효과를 얻을 수 있다’고 한다.

3D프린터는 다른 업종에서도 활용 사례가 늘고 있다. 예를 들면, 우주항공연구개발기구(JAXA)는 H3 로켓의 메인 엔진 ‘LE-9’ 개발에서, 비용을 삭감하는 핵심 역할로서 3D프린터를 활용했다.

NikkeixTECH/Nikkei Monozukuri 기사 <H3 로켓의 제조 비용 삭감, 열쇠는 3D프린터>에 따르면, LE-9는 종전의 엔진 ‘LE-7A’와 비교해 컴포넌트 수를 약 20% 삭감하고, 고신뢰성과 저비용의 양립을 콘셉트로 삼고 있다. 이를 실현하기 위해 적층제조를 활용한 것 같다.

부품 개발에 활용하는데 그치지 않는다. 3D프린터는 제품의 주요 부분 제작에서도 힘을 발휘하기 시작했다. 미국의 벤처기업 아레보(AREVO)가 발표한 카본제 로드바이크 ‘슈퍼스트라타(Superstrata)’는 3D프린터를 사용해 이음매가 없는 일체형 구조(Unibody) 프레임을 탄소섬유 강화수지(CFRP)로 조형했다.

NikkeixTECH/Nikkei Monozukuri 기사 <3D프린팅의 본령 발휘, 커스텀 카본 로드가 30만 엔>에 따르면, CFRP제 프레임의 로드바이크 가격은 일반적으로 저렴해도 50만 엔 정도, 고가인 경우는 200만 엔 이상이라고 한다. 이를 적층제조 기술을 활용해, 커스텀 메이드임에도 불구하고 ‘30만 엔대’부터라는 가격을 실현했다고 한다.

건설업계에서는 3D프린터를 노동 절약화로 연결하는 기술로 활용하려는 연구가 진행되고 있다. 예를 들면, 시미즈건설은 콘크리트용 3D프린터를 사용해 기둥의 매설 형틀을 제작하는 기술을 개발했다.

NikkeixTECH/Nikkei Monozukuri 기사 <3D프린터로 콘크리트 형틀을 만들 수 있는 모르타르를 시미즈건설이 개발>에 따르면, 시미즈건설은 실제 건물이나 토목 구조물에 도입하는 것을 검토 중이며, 5년 후에는 자사의 시공 현장에 연간 10건 정도 채용하는 것을 목표하고 있다고 한다.

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