조립 없는 미래, 3D프린팅과 DfAM이 이끄는 제조 혁신
2025.08.05
제조 현장에서 오랫동안 당연하게 여겨졌던 ‘조립’이라는 과정이 새로운 전환점을 맞이하고 있습니다. 적층제조, 즉 3D프린팅 기술의 발전과 함께, 설계와 제조의 패러다임 자체가 변화하고 있기 때문입니다.
DfAM(Design for Additive Manufacturing)은 이러한 변화를 주도하는 핵심 개념으로, 전통적인 ‘부품 생산 후 조립’ 방식을 근본적으로 재정의하고 있습니다.
DFM과 DfAM: 제조 공정에 따른 설계 접근법의 차이
전통 제조 공정 기반의 설계 방법인 DFM(Design for Manufacturing) 은 생산성이 높고 비용 효율적인 제품을 만드는 데 초점이 맞춰져 있습니다. 반면, DfAM은 3D프린팅이 제공하는 높은 설계 자유도를 최대한 활용하여, 복잡하고 맞춤화된 부품을 구현할 수 있도록 합니다.
- DFM의 특징
- 기존 사출, 가공, 조립 공정을 고려한 설계
- 부품 단순화 및 표준화 설치
- 조립 용이성 및 제조 비용 절감 중점
- DfAM의 특징
- 복잡한 내부 구조, 격자, 맞춤형 설계 가능
- 부품 통합과 경량화 실현
- 조립 과정을 대체하며 성능 최적화에 집중
DfAM의 핵심: 부품 통합(Assembly Consolidation)
DfAM의 대표 전략인 부품 통합(assembly consolidation)은 기존에 여러 개로 나뉘어 있던 부품을 하나의 통합 부품으로 제작하여 조립 과정을 제거하는 혁신을 가능케 합니다.
아래는 SLS, SLA, 금속 3D프린팅(SLM) 등 다양한 3D프린팅 기술을 활용해 여러 산업 분야에서 조립 없는 설계를 실현한 성공 사례들입니다:
항공·방산 – 부품 수 대폭 감소와 경량화
- 아리안 그룹 로켓 엔진 인젝터 헤드
아리안 그룹(ArianeGroup)은 기존 248개의 부품으로 구성되었던 로켓 엔진 인젝터 헤드를 EOS SLS 3D프린팅으로 하나의 일체형 부품으로 제작했습니다. DfAM 설계로 기존 금속 가공으로는 구현할 수 없었던 복잡한 내부 채널 구현이 가능해졌고, 중량 감소, 강도 유지, 조립 및 검사 생략으로 인한 생산 시간 단축, 빠른 설계 반복 등 다양한 효과를 얻었습니다. (참조: 3D printing for Ariane 6 propulsion module < EOS GmbH | EOS GmbH)
- GE 에어로스페이스 ATP 엔진
GE는 금속 적층제조(DMLM/SLM)를 통해 항공기 엔진 구성 부품 수를 855개에서 12개로 통합하여 무게를 약 5% 감소시켰습니다. 연료 노즐만 해도 20개였던 부품을 1개로 통합하여 경량화, 정비 비용 절감, 부품 신뢰성까지 획기적으로 개선했습니다. (참조: Insights into how GE is using Additive Manufacturing from their Additive Technologies Leader - 3D Printing Industry)
- 에어버스 A350 도어 샤프트(플라스틱 SLS)
에어버스(Airbus)는 DfAM과 EOS SLS 3D프린팅을 통해 10개의 부품으로 이루어진 샤프트를 단일 부품으로 제작하여 무게를 45% 줄이고, 원가는 25% 절감했으며, 조립 라인 또한 최적화되었습니다. 이와 같이 개선한 결과 각 A350 항공기 도어 무게에서 4KG이상의 중량 절감을 할 수 있었습니다. (참조: 3D Printing in Aerospace | EOS | EOS GmbH)
로봇/자동화 – 경량/일체형 구조로 스마트화 가속
- 아누비스 3D EOAT(엔드이펙터)
아누비스 3D (Anubis 3D)는 DfAM 설계를 통해 맞춤형 로봇 엔드이펙터를 SLS 3D프린팅방식으로 금속과 플라스틱이 혼합된 부품을 단일 출력으로 구현할 수 있었습니다. 기존 제조 방식으로는 구현할 수 없었던 복잡한 내부 채널과 홀 패턴을 구현하여 진공 성능을 극대화하는 혁신적인 구조를 만들었습니다. 또한 전체 무게가 500g 이하로 감소, 최대 70% 이상의 경량화를 이루었고, 조립 없이 바로 현장에 적용할 수 있게 되었습니다. (참조: 3D-Printed End-of-Arm for Smarter Packaging | EOS GmbH | EOS GmbH)
열교환기·특수부품 – 기능통합·내부 최적화의 정점
- 컨플럭스 테크놀러지 금속 3D프린팅 열교환기
복잡한 내부 채널이 요구되는 열교환기는 DfAM 적용의 대표 사례입니다. 컨플럭스 테크놀러지(Conflux Technology)의 열교환기는 설계 단계부터 기능 통합이 이루어져 기존 4개의 부품을 단일 부품으로 제작되며, 중량 감소와 냉각 성능을 극대화했습니다. DfAM과 3D프린팅 기술을 적용, 내부 구조 최적화를 통해 열전달 성능이 기존보다 3배 향상되었고, 부품 길이를 55mm단축하고 중량을 22% 감소시켜 효율성을 높였습니다. (참조: Conflux: Wärmetauscher aus additiver Fertigung | EOS GmbH | EOS GmbH)
DfAM 설계 원칙과 적용 팁
- 적층제조 최적화 설계: 기존 가공 제약을 벗어나 형상 자유도와 기능 중심의 설계를 실현합니다.
- 내부 격자 및 유로 구조 설계: 무게와 강도를 동시에 최적화할 수 있습니다.
- 대량 맞춤 생산: 다품종 소량, 혹은 대량 생산 모두에 유연하게 대응할 수 있습니다.
- 공급망 단순화: 조립 및 운송 공정을 줄여 제조 리드타임을 단축하고, 비용을 절감할 수 있습니다.
DfAM과 3D프린팅 기술이 이끄는 제조 혁신
SLS, SLA, 금속 프린팅 등 다양한 3D프린팅 기술과 DfAM 설계를 통해 부품 통합, 경량화, 맞춤형 대량생산이 현실화되고 있습니다. 글로벌 선도 기업들이 이미 이 혁신을 실현하고 있으며, 조립을 없앤 설계는 제조 효율성과 경쟁력 향상의 핵심 전략으로 떠오르고 있습니다. 지금이 바로 ‘조립 없는 제조’의 미래를 준비해야 할 때입니다.
‘조립 없는 제조’, 크렐로가 함께 하겠습니다.
