팀켄 R&D: 적층 제조의 발전

흔히 3D 프린팅이라고 하는 적층 제조는 원래 프로토타입 제작 속도를 높이기 위해 개발된 것입니다. 이제 적층 제조는 모든 주요 산업에서 혁신을 주도하는 구현 가능한 생산 공정이 되었습니다. 적층 제조로 제작된 항공 우주 부품을 사용하면 더 가볍고 효율적이면서 지속 가능한 항공기를 만들 수 있습니다. 의료 분야에서 3D 프린팅은 맞춤형 인공 무릎 관절을 제작하여 환자 예후를 증진하는 데 사용됩니다.

현재 팀켄 R&D 엔지니어는 고객이 진화하고 있는 기술 및 비즈니스 요구 사항을 해결하는 데 도움을 주는 적층 제조 공정을 개발하고 있습니다. 목표는 제조 효율성을 개선하고 공급망을 단축하는 동시에 원하는 제품 성능을 실현하는 것입니다.

이론적인 연구를 실제 고객 설루션으로 구현하는 업무를 담당하는 수석 재료 엔지니어 Mangesh Pantawane는 다음과 같이 이야기합니다. “적층 제조를 사용하면 설계가 더 자유로워집니다. 경량화를 더욱 수월하게 하고 생산 주기를 더 효율적으로 만들어 주죠. 이 분야는 여전히 무한한 가능성을 품고 있습니다. 혁신할 여지가 아주 많아요.”

Sankalp Kota와 Mangesh Pantawane는 재료 과학, 금속 공학, 적층 제조 분야에서 팀켄 R&D를 발전시키고 있는 차세대 문제 해결사입니다. 제품 성능 및 제조 역량을 향상하기 위한 금속 공학 연구에서 전체 과학계에 최신 정보를 제공하는 획기적인 중성자 연구 진행에 이르기까지, 혁신 기술을 한층 더 발전시키고자 노력하고 있는 팀켄의 다양한 팀원들을 만나보시기 바랍니다.

한층 더 발전된 설루션을 위한 차세대 공정

기존의 제조 시설에서는 연마 같은 공정을 통해 가공품에서 재료 층을 제거하여 최종 제품을 만듭니다. 적층 제조는 그 반대입니다. 3D 프린터는 점진적으로 재료 층을 쌓아 제품을 만듭니다.

팀켄은 수년간 기본적인 적층 제조 지식을 구축하는 데 투자해 왔습니다. 한편, 현재 팀켄 R&D 전문가 팀은 다양한 적층 제조 기술을 어떻게 사용해야 광범위한 엔지니어링 베어링 및 산업용 모션 설루션용 재료 및 공정 선택지를 넓혀 경쟁력 있는 비용으로 원하는 설계를 실현할 수 있을지 연구하고 있습니다.

적층 제조 기술은 여러 가지가 있지만, 팀켄 R&D 팀에서는 두 가지 기술에 중점을 둡니다. 첫 번째는 레이저 분말 소결(L-PBF) 방식으로, 이 기술은 레이저를 사용해 금속 분말을 층으로 녹여 3차원 부품을 만듭니다. 두 번째는 직접 에너지 용착(DED) 방식으로, 이 기술은 용융 금속을 침전시켜 제작 속도를 높일 수 있습니다.

팀켄은 현재 테스트 중인 3D 프린팅 베어링 부품 제조에 두 가지 기술을 모두 사용해 왔습니다. 그 결과, 3D 프린팅 요소가 베어링 성능에 미치는 영향에 대한 중요한 통찰력을 얻게 되었습니다.

Pantawane는 이어서 설명합니다. “지금까지의 연구를 통해 부품을 3D 방식으로 인쇄할 수 있는 실행 가능한 대안적인 강철 등급을 발견했습니다. 이러한 소재는 동일한 기계적 특성을 제공하며 공급망 효율성을 크게 향상합니다.”

제품 설계의 새로운 개척자

재료 전문가 Sankalp Kota는 팀켄에서 적층 제조 연구에 투자하는 가장 핵심적인 이유는 바로 고객의 문제를 해결하기 위한 것이라고 생각합니다. 프로젝트의 주요 동인은 운송, 의료 기기, 산업용 장비, 소비재를 경량화하고 지속 가능성 트렌드를 발전시키는 공정을 개발하는 것입니다.

예를 들어, 전통적인 방법을 사용하여 제조된 항공우주 부품은 대부분 밀도가 높은 금속 구조물로 제작됩니다. 이처럼 밀도가 수반되는 이유는 하중을 짊어지기 때문이 아니라, 제조 공정에서 재료를 제거하는 방식이 제한적이기 때문입니다.

3D 프린팅을 사용하면 제품 설계자는 적층 제조를 염두에 두고 작업을 시작할 수 있습니다. 제조상의 한계가 아닌 응용 분야의 요구 사항에 따라 부품의 내부 구조를 다시 검토할 수 있습니다. 엔지니어는 컴퓨터 알고리즘을 사용하여 제품 성능을 보장하려면 금속을 얼마나 추가해야 하고, 어떤 설계에 추가해야 하는지 확인할 수 있습니다.

Kota는 다음과 같이 설명합니다. “이제는 원래 부품 무게의 상당 부분을 줄였습니다. 항공 분야의 경우 무게가 1g씩만 줄어도 항공기 운항에 드는 막대한 금액을 절감할 수 있습니다. 그리고 지속 가능성을 위해 훨씬 적은 재료를 사용하여 부품을 제작했습니다.”

적시에 연결되는 고객과 설루션

고객은 적층 제조를 통해 팀켄의 광범위한 포트폴리오에서 중요도 높은 소규모 설루션을 더욱 쉽게 조달할 수도 있습니다. R&D 팀은 대부분의 작업에서 볼나사, 로드 엔드, 산업용 체인 같은 필수 산업용 모션 설루션에 3D 프린팅을 적용할 수 있는지를 연구했습니다.

Kota는 다음과 같이 이야기합니다. “어떤 고객의 제품 주문 횟수는 분기에 한 번 또는 일 년에 한 번일지도 모르지만, 그렇다 해도 여전히 운영에 중요합니다. 공급업체는 3D 프린팅을 통해 훨씬 더 신속하게 속도를 높여 필요한 부품 수만큼 제품을 생산할 수 있으며, 재고나 툴링이 필요하지 않습니다.”

현재 Kota와 Pantawane는 팀켄 R&D, 제조, 공급망 부문의 다른 분야와 지속적으로 협업하여 베어링 제조만을 위한 완전히 새로운 3D 프린팅 방법을 발전시키고 있습니다. 이들은 기존의 열처리 공정을 적층 제조 환경으로 전환하기 위한 선택지를 모색하고 있습니다.

Kota는 다음과 같이 설명합니다. “팀켄의 독점적인 지적 재산을 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 이는 고객에게 경쟁 우위를 제공하게 될 겁니다.”

고객에게 중점을 둔 팀켄의 혁신은 세계적인 수준의 팀켄 R&D 연구소에서 진행되는 이니셔티브를 통해 공유하고 있습니다. 제품 성능 모델링 및 예측에서 새로운 엔지니어링 베어링 설루션의 프로토타입 제작

Published: 2025/06/17