애플에서 자동차를? 융복합으로 변화하는 자동차 산업의 미래
기계중심의 제조산업으로 여겨졌단 자동차 사업은 이제 소프트웨어 중심의 융복합 산업으로 재편되고 있습니다.
4차 산업혁명으로 자동차 산업에도 예측불가능한 변화를 수반한 파괴적인 혁신이 이루어지고 있습니다. 애플이 애플카 생산을 발표하면서 세계적인 이목이 집중되기도 하였죠. 기계중심의 제조산업이라고 여겨졌던 자동차 산업이 소프트웨어 중심의 융복합산업으로 재편되며 자동차 사업 모델의 근본적인 진화가 시작되고 있습니다.
(출처 : Apple hub 공식 페이스북)
[미래자동차 산업의 핵심 Keyword]
① 전기자동차
② 자율주행자동차
③ 차량공유플랫폼
자동차 산업은 약 2만개가 넘는 부품의 결합으로 이루어진 시장입니다. 최근 전기자동차가 활성화되며 생산체제 또한 자동차 한 대 당 부품 개수가 줄어들고, 한 모델 당 양산되는 차량의 수 또한 크게 줄어들고 있습니다. 다시 말하자면, 자동차 부품 생산체제는 다품종 소량생산 체계로 변화하고 있고, 이에 따라 스마트팩토리를 통한 제조시스템의 디지털화와 함께 40~50%의 부품이 금속 3D프린팅 부품으로 교체되고 있습니다.
자동차 부품 생산체계의 혁신, 금속 3D프린팅의 역할
고강도, 내구성, 경량화가 요구되는 자동차 부품산업에서 다품종 소량생산의 수요를 만족시키기 위해 3D프린팅이 핵심 기술로 부상하고 있습니다.
3D프린팅 시장 내 자동차 산업의 비중은 19%로 산업용 기계부품 다음으로 큰 시장을 형성하고 있습니다. 글로벌 주요 완성차 기업들은 3D프린팅 기술에 지속적으로 투자하며 실제 3D프린팅으로 제작된 부품을 적용하는 단계에 들어서고 있습니다. 최근에는 고객별 특성을 반영한 완성차의 수요가 높아짐에 따라 높은 퍼포먼스와 고효율이 요구되는 고성능 차량을 중심으로 금속 3D프린팅 부품 생산이 확산되고 있습니다. 특히, 전기 자동차에서는 배터리나 모터에서 발생하는 열을 식히기 위한 냉각부품이 필수 요소인데요, 여기에 3D프린팅을 적용하여 부품의 부피를 줄이고, 여러 부품을 통합화하여 경량화하는 개발이 활발이 진행되고 있습니다. 또한, 자동차의 현가장치(노면을 주행하며 생기는 충격이나 차체나 탑승자에게 전달되기 전에 흡수하여 차량의 내구성을 보존하고 탑승객의 승차감을 개선하는 역할)의 로우암(Low Arm)이나 어퍼 암(Upper Arm) 등의 경량화에 3D프린팅 기술을 활용하는 사례가 점차 늘어나고 있습니다.
3D프린팅을 통해 8개의 부품을 1개의 부품으로 통합하며 20% 내구성 강화와 40% 경량화에 성공한 GM의 Seat Bracket (cnfcj : Auto Desk 공식 홈페이지)
3D프린팅으로 제작한 자동차휠(좌, 출처 : HRE Wheels 공식 홈페이지)과 브래킷(우, 출처 : BMW 공식 홈페이지)
제품의 특성 상 고강도·내구성·경량화가 요구되기 때문에 금속 3D프린팅을 활용한 대량생산은 향후 자동차 생산체제 내에서 주도권 확보를 위한 핵심 기술로 부상할 것으로 보고 있습니다. 이에 따라 자동차 부품 생산을 위한 금속 3D프린팅 기업을 선택할 시에는 DfAM 적용을 위한 내부 전문인력이 있는지, 자동차 외에도 다양한 산업용 금속 3D프린팅 포트포리오와 경험을 갖추었는지, 3D프린팅의 원료가 되는 합금형 금속 소재의 다양한 적용이 가능한지를 중점적으로 살펴보는 것이 좋겠습니다.
(주)HS하이테크에서 제안하는 자동차 분야의 금속 3D프린팅 사례
2021년 1월부터 국내 A사와 협업을 통해 미래 고성능 차량에 적용할 섀시부품을 개발하고 있습니다.
(주)HS하이테크는 2021년 1월부터 국내 A사와 협업하여 미래 고성능 차량에 적용할 섀시부품 개발을 진행하고 있습니다. 내부 중공구조 설계를 적용하여 파트 경량화를 20% 이상 이뤄낸 본 개발파트는 알루미늄 합금(AlSi10Mg) 소재를 적용하였으며, 당사 대형 산업용 금속 3D프린팅 시스템 EOS M400-4에서 제작되었습니다. 파트경량화를 위해 혁신적으로 설계된 내부 중공구조 파트는 기존 주조나 기계가공 방식으로는 제조가 사실 상 불가능하기 때문에 PBF(Powder Bed Fusion) 방식의 금속 3D프린팅 기술이 기존 제조방식의 한계를 근복하는데 최적의 대안으로 채택되었습니다.
포르쉐에서 제작한 3d프린팅 하우징 (출처 : 포르쉐 공식 홈페이지)
(주)HS하이테크는 2018년부터 국내 유수의 자동차 업체들과 금속 3D프린팅 파트 개발 및 제작을 위한 기술협력을 지속하고 있습니다. 그동안 축적한 3D프린팅 기술/공정 노하우를 활용하여 앞으로 자동차 분야에서 일반적인 구조부품, 섀시부품 및 열교환기 부품에 이르기까지 (주)HS하이테크만의 3D프린팅 토탈 솔루션의 적용과 생산을 확대해 나갈 계획입니다.
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