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사례 연구

철도 분야 적층 제조: 지멘스 모빌리티가 최종 사용 부품을 3D 프린팅하는 방법

지멘스 모빌리티는 Stratasys F900® 및 Fortus FDC™를 활용하여 장비 가동률을 높이고, 부품 품질을 향상시키며, 대형 철도 차량 부품의 납기를 단축하고 있습니다.


기차가 있는 지멘스 모빌리티 레일 센터

교통 분야용 3D 프린팅 최종 사용 부품

적층 제조(AM) 기술을 활용함으로써 운송 장비 제조사(OEM)들은 최종 사용 부품에 대한 맞춤형 제작 및 첨단 소재에 대한 새로운 시장 수요에 대응할 수 있습니다.

적층 제조 기술은 철도 제조업체들이 최종 사용 부품과 교체용 부품을 더 높은 생산 유연성을 바탕으로 생산할 수 있도록 돕고 있습니다. 지멘스 모빌리티(Siemens Mobility)는 스트라타시스(Stratasys)의 산업용 3D 프린팅 기술을 활용하여 대형 부품 등 철도 차량용 부품을 제조하고 있습니다. 지멘스 모빌리티는 스트라타시스 F900®과 Fortus FDC™를 결합함으로써 장비 가동률, 생산 신뢰성 및 부품 품질을 향상시키는 동시에 예비 부품의 신속한 공급을 실현했습니다.

지멘스 모빌리티, 철도 부품 제조에 적층 제조 기술을 활용하는 방법

뮌헨에 본사를 둔 지멘스 AG의 자회사인 지멘스 모빌리티(Siemens Mobility)는 철도 운송 분야를 전문으로 하며, 철도 차량, 전기화, 모빌리티 관리 및 고객 서비스를 아우릅니다. 이 회사의 제품 포트폴리오에는 지하철, 트램, 경전철, 통근 열차, 시외 열차, 고속 열차는 물론 기관차와 자동화 인력 수송 시스템(APM)도 포함됩니다.

2014년 적층 제조의 잠재력을 인식한 이래, 이 회사는 3D 프린팅 기술을 자사의 전체 제품군에 통합해 왔습니다. 지멘스 모빌리티는 ‘Easy Sparovation Part®’ 솔루션을 통해 기능을 강화하고 부품 수를 줄인 최적화된 예비 부품을 제공합니다.

철도 운영사와의 협력을 통해 검증된 설계 원칙을 적용함으로써, 이 팀은 소량 교체용 부품부터 수천 개 단위의 양산에 이르기까지 복잡한 형상의 부품을 신속하게 생산하고 있습니다.

대형 철도용 3D 프린팅의 과제

지멘스 모빌리티(Siemens Mobility)가 철도 부품에 대한 적층 제조 적용을 확대함에 따라, 해당 팀은 Stratasys F900®을 이용한 길고 대형의 출력 작업에 대한 신뢰성과 효율성을 높여야 했습니다.

이 과정에서 재료 상태 관리는 중요한 과제 중 하나였습니다. 장시간 지속되는 프린팅 작업의 경우, 필라멘트를 적절한 상태로 유지하면 일관된 생산을 뒷받침하고 습기로 인한 프린팅 문제 발생 위험을 줄일 수 있습니다.

지멘스 모빌리티는 작업자의 개입을 줄이고 일관된 부품 품질을 유지하면서, 더 길고 안정적인 생산을 지원할 수 있는 솔루션이 필요했습니다.

Siemens engineer using a Stratsys F900 FDM 3D Printer
© Siemens Mobility GmbH

철도용 3D 프린팅에 ULTEM™ 9085 수지를 선택해야 하는 이유는 무엇일까요?

철도 분야에서는 소재의 성능이 매우 중요합니다. 지멘스 모빌리티(Siemens Mobility)는 엄격한 화재, 연기 및 독성 기준을 충족해야 하는 3D 프린팅 부품에 ULTEM™ 9085 레진을 사용합니다.

일관된 프린팅 품질을 유지하기 위해서는 소재를 적절한 상태로 관리하는 것도 중요합니다. 필라멘트가 수분을 흡수하면 프린팅 결함이 발생할 수 있어, 장시간에 걸친 대형 출력 작업 시 어려움을 초래할 수 있습니다.

이를 해결하기 위해 지멘스 모빌리티는 Stratasys F900® 3D 프린터와 Fortus FDC™ 필라멘트 건조 캐비닛을 함께 사용했습니다. 이 시스템은 필라멘트가 프린터로 투입되기 전까지 지속적으로 적절한 상태를 유지함으로써, 수분으로 인한 프린팅 문제를 줄이고 보다 안정적인 생산을 지원합니다.

이러한 조합을 통해 지멘스 모빌리티는 까다로운 철도 응용 분야에 ULTEM™ 9085 수지를 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 더 긴 생산 주기, 일관된 부품 품질, 그리고 작업자의 개입 감소도 실현할 수 있게 되었습니다.

Fortus FDC™를 활용한 F900® 3D 프린팅

지멘스 모빌리티(Siemens Mobility)는 효율성과 일관성을 높이기 위해 Fortus FDC™(필라멘트 건조 및 공급 캐비닛)를 자사의 F900® 생산 라인에 통합했습니다. FDC는 표준 내장 캐니스터보다 훨씬 더 많은 양의 필라멘트를 수용할 수 있어, 장시간 진행되는 대형 출력 작업 시 가동 시간을 연장하고 작업 중단 횟수를 줄여줍니다.

Fortus FDC는 제어된 열과 건조한 공기의 순환을 통해 필라멘트가 프린터로 공급되기 전에 수분 함량을 낮춥니다. 이러한 지속적인 건조 과정은 별도의 사전 건조 단계나 작업자의 추가적인 노력 없이도 수분으로 인한 결함을 제거합니다.

3D printed railway headlight housing using a FDM F900 3D Printer.
© Siemens Mobility GmbH, Client: Rhein-Neckar-Verkehr GmbH.

지멘스 모빌리티의 적층 제조 워크플로우의 이점

Fortus FDC™를 Easy Sparovation Part® 생산 워크플로우에 통합함으로써 지멘스 모빌리티 고객에게 중요한 주요 지표 전반에 걸쳐 다음과 같은 개선 효과를 달성했습니다:

  • 더 빠른 예비 부품 납품
    : 철도 차량 현대화 및 유지보수 요구 사항을 지원합니다.
  • 높은 장비 가동률
    : 중단 없이 더 오래 지속되는 적층 제작으로 가동률이 향상되고 부품당 비용 효율성이 개선됩니다.
  • 부품 품질
    향상: 지속적인 필라멘트 건조로 인해 습기 관련 인쇄 결함을 방지할 수 있습니다.
  • 작업자 개입
    감소: FDC는 중단 횟수를 줄이면서 F900의 더 긴 연속 생산을 지원합니다.

 

 

FDC는 장비 가동률 향상과 부품 품질 제고를 위한 핵심 성공 요인입니다. 이를 통해 당사는 오리지널 예비 부품보다 성능이 우수하고, 더 빠르게, 경쟁력 있는 가격으로 적층 제조 예비 부품을 공급할 수 있게 되었습니다. 전 세계에 구축된 당사의 프린터 네트워크를 통해 표준화된 품질 수준으로 현지에서 생산됩니다.”

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