대부분의 사람들이 자동차 업계의 3D 프린팅을 떠올릴 때, 별도의 건물에 있는 엔지니어들이 양산 몇 달 전에 콘셉트 부품의 시제품을 제작하는 연구개발(R&D) 실험실을 상상합니다. 하지만 북미 제너럴 모터스(GM)의 현실은 그와 전혀 다릅니다.
GM의 전 세계 조립 네트워크 곳곳에서 스트라타시스(Stratasys) FDM 프린터들은 연구실이 아닌 생산 현장에 배치되어 있습니다. 바로 조립 라인 바로 옆에서, 매일 차량을 조립하는 직원들이 다음 교대 근무가 시작되기 전에 문제를 프린팅된 솔루션으로 전환할 수 있는 곳입니다.
“적층 제조는 모든 현장의 생산 현장 팀원들에게 적극적으로 참여하고, 아이디어를 구상하며, 시제품을 제작하고, 해결책을 검증할 수 있는 도구를 제공할 기회를 줍니다.”라고 풀사이즈 트럭 및 대형 SUV 조립 운영 담당 제조 부사장 도닌 맥도웰(Doneen McDowell)은 말합니다. "직원들에게 각자의 업무 영역 내에서 결과를 주도할 수 있는 도구를 제공하고, 그 해결책을 적용 가능한 모든 업무 영역에 확대 적용한다면 최상의 결과를 얻을 수 있을 것입니다."
이러한 철학 덕분에 GM의 직원들은 경영진이 ‘5만 명의 문제 해결사’라고 묘사하는 존재로 거듭났습니다. Stratasys F900은 이를 가능하게 하는 플랫폼입니다.
이러한 변화는 하룻밤 사이에 일어난 것은 아니지만, 문화적 변화는 명백합니다. GM에서 적층 제조는 더 이상 신기하거나 부수적인 실험이 아닙니다. 이는 단순히 업무를 수행하는 방식이 되었습니다.
“제가 신차 출시를 검토하러 공장에 가면, 적층 제조는 우리가 당연히 하는 일입니다,”라고 도장 제조 엔지니어링 담당 이사인 라이언 오데가드(Ryan Odegaard)는 말합니다. “더 이상 특별한 일이 아닙니다.”
이러한 정상화는 의도된 결과입니다. GM은 단순히 프린터를 설치하는 데 그치지 않았습니다. 현장 팀원들이 문제를 파악하고, 해결책을 설계하며, 외부 공급업체나 수 주일이 걸리는 엔지니어링 승인을 기다릴 필요 없이 생산 등급의 FDM 열가소성 플라스틱으로 기능성 도구를 출력할 수 있는 시스템을 구축했습니다.
험머 EV, GMC 시에라 EV, 캐딜락 에스컬레이드 IQ를 생산하는 GM의 순수 전기차 공장인 ‘팩토리 제로(Factory Zero)’에서, 총조립 유지보수 교대반 리더인 알렉스 자라키(Alex Jaraki)는 스트라타시스(Stratasys)의 FDM 기술이 누구나 실감할 수 있는 방식으로 그 가치를 입증했던 순간을 설명합니다.
“로봇 엔드 이펙터에 있는 스위치를 고정할 특수 브래킷이 필요해 생산 라인이 중단된 적이 있었습니다.”라고 자라키는 회상합니다. “기존 방식으로는 제작에 몇 주가 걸렸겠지만, 적층 제조를 통해 그 브래킷을 4시간 만에 제작할 수 있었습니다.”
4시간. 4주가 아닙니다. 이런 속도는 단순히 비용을 절감하는 데 그치지 않습니다. 월요일 오전 6시에 문제가 발생했을 때, 사람들이 ‘무엇이 가능할지’에 대한 생각을 완전히 바꿔놓습니다.
소비자용 3D 프린팅과 달리, Stratasys FDM은 실제 엔지니어링 열가소성 수지를 사용하여 제작합니다. ASA, ABS-M30, 나일론 12, 폴리카보네이트와 같은 소재는 생산 환경에서 요구하는 기계적 특성, 치수 안정성 및 내구성을 제공합니다. 제조용 FDM 소재 살펴보기 →
이 기술의 적용 범위는 현대식 조립 공장에서 요구하는 모든 영역을 아우릅니다. GM의 5개 공장을 직접 지원하는 적층 제조 애플리케이션 엔지니어 모세스 해리스(Moses Harris)는 그 범위를 다음과 같이 설명합니다: 부품 고정 지그, 조립 지그, 품질 검사용 지그 및 보조 도구, 그리고 조립 과정에서 도장된 표면을 보호하는 손상 방지 장치 등입니다.
‘팩토리 제로(Factory Zero)’에서 적층 제조 책임자 하난 알라타르(Hanan Alattar)의 팀은 롤러 베드 다이아몬드 플레이트의 구멍을 막기 위해 단 하루 만에 수백 개의 ASA 커버를 출력했는데, 이는 아침에 확인된 안전 문제를 오후까지 해결한 사례입니다. ASA가 선택된 이유는 자외선 안정성, 기계적 강도, 매끄러운 표면 마감 특성 때문이었다. 이러한 특성은 부품이 단순히 선반 위에서 보기 좋게 놓여 있는 것이 아니라, 실제 생산 환경에서 제 기능을 수행해야 할 때 특히 중요하다.
쉐보레 실버라도와 GMC 시에라가 생산 라인에서 출고되는 포트 웨인 조립 공장에서는, 휠에 센터 캡을 장착할 때 손의 피로를 줄여주는 맞춤형 손바닥 지지대를 비롯해 하루에 수백 번씩 사용되는 인체공학적 도구를 3D 프린팅으로 제작하고 있습니다. 랜싱 델타 타운십 공장의 적층 제조 담당 책임자 케빈 파월은 공급업체가 설계 파일을 확보하기도 전에 프로토타입 부품을 3D 프린팅으로 제작한다고 설명합니다.
“공급업체에서 파일을 보내주면 됩니다. 공급업체 측에서는 아직 파일을 가지고 있지도 않은 상태죠,”라고 그는 말합니다. “부품을 출력해서 장착 테스트를 해볼 수 있습니다. 예전에는 몇 달을 기다려야 했지만, 이제는 실제 부품을 3D 프린팅으로 출력해 차량에 장착해 보고, 적합성을 테스트한 뒤 공급업체에 보내 수정 사항을 전달할 수 있습니다. 이 모든 과정을 일주일 만에 끝낼 수 있습니다.”
Stratasys F900은 GM의 조립 네트워크 전반에 걸쳐 표준화된 FDM 플랫폼입니다. GM은 36×24×36인치의 제작 공간, 고성능 소재 호환성, 그리고 다중 교대 근무가 이루어지는 생산 환경에서 입증된 신뢰성을 바탕으로 이 장비를 선택했습니다.
여러 차례의 대화를 통해 눈에 띄는 한 가지 사실은, 매일 이러한 도구를 사용하는 팀원들이 진심으로 이 도구들을 선호한다는 점입니다. 포트 웨인(Fort Wayne)의 모터 라인 보조 작업자 커트 글래스너(Kurt Glasner)는 엔진 라인에서 교대당 60~90회씩 사용되는 3D 프린팅 엔진 코드 도구에 대해 이야기합니다.
글래스너는 이 도구를 대체한 용접 금속 도구와 비교하며 “가볍고, 인체공학적으로 설계되어 있으며, 사용하기 쉽습니다”라고 말합니다. “예전 도구는 더 무거웠고, 새로운 3D 프린팅 도구만큼 인체공학적이지 않았습니다.”
이러한 선호도는 중요합니다. 작업자들이 기존 도구 대신 3D 프린팅 도구를 선택할 때, 이는 강제된 것이 아닙니다. 이는 FDM 열가소성 플라스틱이 설계자들에게 가공의 한계가 아닌 인간의 손에 최적화할 수 있는 자유를 제공함으로써 가능해진, 더 나은 디자인의 자연스러운 결과입니다.
GM의 접근 방식은 일반적인 적층 제조 도입 사례를 완전히 뒤집습니다. 엔지니어링 주도의 하향식(top-down) 배포 대신, 현장에 가장 가까운 직원들이 스스로 문제를 해결할 수 있도록 권한을 부여하는 상향식(bottom-up) 혁신 문화를 구축했습니다. Stratasys FDM은 이러한 속도, 신뢰성 및 소재 성능을 가능하게 하는 제조 플랫폼입니다.
