3D 프린팅으로 열차 부품의 생산을 혁신시키자
3D 프린팅으로 열차 부품의 생산을 혁신시키자
  • 신현성 기자
  • 승인 2020.06.11 09:57
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자료제공: 스트라타시스 코리아

봉바르디에 운송(Bombardier Transportation)은 모빌리티 솔루션을 제공하는 글로벌 기업이다. 중앙 유럽 및 동유럽과 이스라엘을 담당하는 핵심 엔지니어링 사업장은 독일 헤니히스도르프에 위치해 있다. 이 사업장은 철도 및 지하철 프로젝트의 사전 생산 및 소형 파트 생산을 담당하고 있다. 또한 전 세계 봉바르디에 운송 사업장에서 여객용 차량을 대규모로 생산하는 데 필요한 설계 검증 역할도 수행한다.

이 회사가 처리하는 이 같은 차량을 유지 보수·수리·제조하는 동시에 봉바르디에의 엄격한 품질 기준을 충족하려면, 팀 전반에 걸쳐 빠르고 효과적이며 비용 효율적인 프로세스를 구현해야 한다. 그리고 다양한 프로젝트를 효율적으로 진행할 수 있는 역량도 갖추어야 한다.

3D 프린팅으로 생산 효율화
봉바르디에 운송의 헤니히스도르프 사업장은 독일어권 국가에 필요한 디지털 인벤토리를 지원하고, 열차 내부에 필요한 공인된 대형 부품을 생산한다는 목표를 달성하기 위해 산업용 3D 프린팅에 투자했다.

차량 통합 책임자인 앙드레 바이올로스체크는 이에 대해 “고객이 봉바르디에 운송을 선택하는 이유는 우리가 제공하는 혁신적인 설계 개념 때문이다. 제조에 관한 요구사항은 고객마다 서로 다르지만, 까다롭다는 점에서는 같다. 따라서 고객의 요구사항을 효과적으로 충족하기 위해 사용 가능한 기술 중 가장 발전된 기술을 우리는 도입하고 있는데, 현재는 적층 가공 기술, 구체적으로는 Stratasys F900 3D 프린터에 투자하기로 결정했다. 이 프린터는 프로덕션 등급의 대형 부품 생산 속도를 높여준다”라고 말했다.

맞춤형 공인 열차 부품을 빠르게 생산
차량 통합 부서는 헤니히스도르프 사업장에서 새로운 차량의 생산 업무를 담당하고 있다. 조금 구체적으로 설명을 하자면 설계된 것을 검증하여 이에 맞는 다수의 맞춤형 부품을 공급하는 것이 주된 임무다.

바이올로스체크는 적층 가공 통합이 이 부서가 해야 하는 목표를 달성하는 데 매우 중요한 역할을 했다고 전했다. 그는 “새 열차를 개발하는 과정에서 우리가 세운 목표는 설계에 시간이 꽤 소요되는 프로젝트별 부품의 생산 속도를 높이는 것이었다. 생산 속도를 높이면서도 전체적인 기능성, 안전성, 반복성은 반드시 유지해야 했다. 그래서 우리는 F900 3D 프린터를 통해 이 모든 목표을 달성할 수 있었다”라고 말했다.

최근 차량 통합 부서에서는 배터리로 전력을 공급하는 시제품 열차에 활용될 복합 맞춤형 통기 시스템을 생산했는데, 이를 위해 ULTEM 9085 수지 재료를 사용하여 대형 부품을 3D 프린팅했다. 그 결과 부품의 무게가 줄고 전반적인 재료 사용이 최적화되었다. 또한 ULTEM 9085 수지는 봉바르디에 운송에서 생산되는 모든 열차 부품에 적용되는 연기, 독성, 화재에 관한 EN45545-2 철도인증 가이드라인도 준수했다.

앙드레 바이올로스체크는 무엇보다 생산기간에 주목했다. 그는 “배터리를 통해 전력을 공급받는 열차에 사용되는 배기관의 경우 생산 기간을 4개월에서 약 4주로 줄였다. 생산 시간을 77% 가까이 단축하게 된 것”라고 설명했다.

그래서 이제는 더 이상 생산에 오랜 시간을 소요하거나 재료의 품질을 저하시키지 않고도 필요한 부품을 원하는 때에 제작할 수 있게 되어 부서에 놀라운 성과를 가져오게 되었다고 한다. 또한 기존 열차 정비 시 부품을 더 빠르게 교체하는 것도 가능하게 됐다.

설명에 따르면 F900의 제작 용량은 봉바르디에 운송에서 대형 차량용 부품을 생산하거나 동일한 빌드 트레이에서 서로 다른 여러 개의 부품을 프린팅하기에 충분한데, 이를 통해 봉바르디에 운송은 유연한 주문형 생산이 가능하고 배기관과 같은 대형 부품을 더 폭넓게 생산할 수 있게 됐다.

디지털 인벤토리 구축
앙드레 바이올로스체크가 언급했듯이 F900은 봉바르디에 운송의 서비스 부문에도 변화를 가져왔다. 예를 들면 봉바르디에 운송은 현재 디지털 인벤토리를 구축하여 특정 열차 모델이나 연식에 관계없이 예비 부품 수요를 언제든지 충족하도록 하고 있다. 부품의 3D 스캔 데이터를 저장하여 사용하므로 봉바르디에 운송에서 실제 부품 보관소를 마련하지 않아도 되기 때문이다.

봉바르디에 운송은 부품이 요청되면 F900을 통해 디지털 CAD 파일을 이용하여 부품을 제작하고 있다. F900의 커다란 장점은 팀에서 ‘디지털’ 부품 중 하나를 공인된 열차용 부품으로 빠르게 다시 제작할 수 있도록 한다는 것. 이는 고객에게 빠르고 직접적인 서비스를 제공할 수 있다는 것을 의미한다.

봉바르디에 운송은 여기에 그치지 않고 프로세서를 더 진화시키고 있다. 이와 관련 바이올로스체크는 “우리는 또한 스트라타시스의 PolyJet 3D 프린팅 기술을 설계를 검증하는 과정에 활용하는 방안도 검토 중이다. 지금까지의 결과를 보면 매우 고무적이다. 엔지니어링의 경우 시제품 생산에 3D 프린팅을 사용하면서 설계 과정에 소요되는 시간이 30~40% 단축되었고, 전반적인 설계 품질도 향상되었다”라고 언급했다.


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