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Posted on Apr 13 • Originally published at eyecontact.imweb.me

시제품 제작 기간 50% 단축, 전기차 업체들의 3D 프린팅 비결

#3d

📌 이 글의 핵심 3가지

① 3D 프린팅과 소재 과학의 조합으로 자동차 시제품 제작 기간을 7주 → 6일로 단축한 실제 사례가 있습니다.
② 전기차 개발 경쟁에서 소재 선택의 자유도는 설계 자유도만큼이나 중요한 경쟁력입니다.
③ 파트 하나의 납기 단축이 아니라, 차량 전체에 적용하면 수개월~수년의 개발 시간 절감이 가능합니다.

전기차 시장이 빠르게 재편되면서, 완성차 업체들이 공통적으로 당면한 과제가 하나 있습니다. 바로 시제품 제작 속도입니다. 새로운 EV 플랫폼을 구축하는 경쟁이 치열해질수록, 개발 사이클에서 단 몇 주를 앞당기는 능력이 곧 시장 우위를 결정하는 변수가 됩니다. 최근 해외 사례를 살펴보면, 일부 업체들은 3D 프린팅과 특수 소재 기술을 결합해 이 문제를 극적으로 해결하고 있습니다.

전기차 시제품, 왜 기간 단축이 그토록 어려웠을까요?

사출 성형 의존이 만든 7주의 벽

미시간주 기반의 자동차 부품 전문기업 Extol의 사례는 이 문제를 적나라하게 보여줍니다. 고객사가 자체 사출 성형 부품을 공급하는 방식으로 운영되던 프로세스에서, Extol은 부품이 도착하기까지 최대 7주를 기다려야 했습니다. 그 기간 동안 기능 테스트와 검증은 모두 중단 상태가 됩니다. 고객사 입장에서는 설계 사이클을 앞당기라는 압박이 거세질 수밖에 없었죠. (출처: Polymer Additive Manufacturing in the Electric Vehicle Sector)

사출 금형 없이도 동일한 검증이 가능한가?

핵심 질문은 여기서 출발합니다. "3D 프린팅으로 만든 시제품이 실제 사출 성형 부품과 동일한 방식으로 버스트(파열) 테스트와 누수 테스트를 통과할 수 있는가?" Extol은 특수 배합 폴리프로필렌 소재와 고급 3D 프린팅 기술의 조합으로 이 질문에 "가능하다"는 답을 내놨습니다. 기존 사출 성형 부품에 적용하던 것과 동일한 검증 방법론을 그대로 사용하면서도, 납기를 7주에서 단 6일로 줄이는 데 성공한 것입니다. (출처: Polymer Additive Manufacturing in the Electric Vehicle Sector)

📖 머티리얼 사이언스(Material Science)란?

소재의 구조·성질·가공 특성을 체계적으로 연구하는 학문으로, 3D 프린팅 분야에서는 출력 방식에 최적화된 소재를 개발하거나 기존 소재의 배합을 조정해 목표 물성을 달성하는 작업을 의미합니다. '래피드퓨전(Rapid Fusion)'은 이처럼 적층 제조에 특화된 소재 개발 접근법을 가리키는 개념으로도 쓰입니다.

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소재 자유도가 왜 전기차 개발의 게임체인저일까요?

ABS·PLA부터 티타늄·복합소재까지, 폭넓은 선택지

자동차 3D 프린팅에 활용되는 소재의 범위는 상당히 넓습니다. 폴리머 계열로는 ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌), PLA 같은 기본 소재부터 시작하고, 금속 계열로는 알루미늄·티타늄·스틸이 활용됩니다. 여기에 복합소재까지 더해지면, 부품별 성능 요구사항에 맞춰 최적 소재를 선택하는 소재 최적화(Material Optimization)가 가능해집니다. (출처: Road to the 3D-Printed Car: 9 Ways Additive is Changing the Auto Industry - Engineering.com)

특히 전기차 부품은 경량화와 구조적 무결성을 동시에 달성해야 하기 때문에, 소재 선택이 설계 자유도 못지않게 중요합니다. 3D 프린팅은 이 두 가지를 동시에 충족하는 부품 형상을 구현하는 데 유리한 제조 방식입니다. 실제로 eyecontact에서도 FDM 방식으로 PA12-CF(탄소섬유 복합소재)나 ASA 같은 고기능성 소재 출력을 지원하고 있어, 기능성 시제품 제작에 활용할 수 있습니다.

소재를 파트에 맞게 '커스텀 설계'한다는 개념

소재 개발 전문기업 Elementum 3D의 사례는 한 발 더 나아갑니다. 이 회사가 추구하는 핵심 가치는 "설계 자유도만큼이나 중요하게 평가되어야 할 소재 자유도(Material Freedom)"입니다. 파트의 요구 조건에 맞게 소재 자체를 커스텀 설계할 수 있는 가능성—이것이 적층 제조가 가진 가장 과소평가된 잠재력이라는 시각입니다. (출처: Metal Matrix Composite Demonstrates Additive Manufacturing's Promise for New Materials | Additive Manufacturing)

이 개념은 시제품 제작 단계에서도 직접 적용됩니다. 전자부품 시제품을 3D 프린팅으로 몇 주에서 며칠로 단축하는 사례에서도 볼 수 있듯, 소재 선택과 출력 방식의 조합이 납기 단축의 핵심 열쇠입니다.

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완성차 업체들은 실제로 어떻게 활용하고 있을까요?

Ford × ExOne: 바인더젯 알루미늄으로 다이캐스팅 수준 달성

ExOne과 Ford Motor Company가 공동 개발한 특허 출원 중 프로세스는 바인더 젯(Binder Jetting) 방식으로 6061 알루미늄을 출력해 밀도 99%에 달하는 부품을 만들어냈습니다. 기계적 물성 역시 다이캐스팅 수준에 필적한다고 알려져 있습니다. (출처: Additive Manufacturing Continues Gaining Ground in the Automotive Industry - Engineering.com)

Audi: 기존 방식의 한계에서 적층 제조로 전환

Audi Metal 3D Printing Centre의 기술 프로젝트 매니저 Matthias Herker는 이를 이렇게 표현합니다. "기존 제조 방식이 한계에 부딪힐 때마다 적층 제조를 활용합니다. 품질 기준을 충족하면서도 생산 일정을 지킬 수 있기 때문입니다." EOS 인증부터 내부 개발, 새로운 생산 방법 표준화까지 수년간의 노력이 이제 결실을 맺고 있다는 평가입니다. (출처: Additive Manufacturing Continues Gaining Ground in the Automotive Industry - Engineering.com)

Stratasys가 Subaru 공구 개발 기간을 단축한 방식

직접적인 부품 출력 외에도 지그·픽스처·공구 제작 영역에서 3D 프린팅이 간접적으로 자동차 생산을 지원하는 사례도 늘고 있습니다. Stratasys가 Subaru의 공구 개발 시간 단축에 기여한 사례는, 이 접근이 미래 자동차 산업에서 적층 제조가 자리잡을 중요한 방향 중 하나임을 보여줍니다. (출처: Additive automotive update: BLT, Bugatti, Porsche, and Stratasys - Engineering.com)

❓ 자주 묻는 질문

Q. 3D 프린팅으로 만든 시제품이 사출 성형 부품과 동일한 검증을 통과할 수 있나요?

A. 소재와 출력 방식을 적절히 선택하면 가능합니다. Extol은 특수 배합 폴리프로필렌과 3D 프린팅 기술을 조합해, 기존 사출 성형 부품에 적용하던 것과 동일한 버스트·누수 테스트 방법으로 검증에 성공했습니다. 단, 소재 선정이 검증 결과에 직결되므로 전문 업체와 사전 협의가 중요합니다.

Q. 전기차 시제품 제작에 주로 어떤 소재가 쓰이나요?

A. 폴리머 계열(ABS, PLA, 폴리프로필렌 등), 금속 계열(알루미늄, 티타늄, 스틸), 복합소재(탄소섬유 강화 소재 등)가 두루 활용됩니다. 부품의 기능 요건과 생산 목적에 따라 최적 소재가 달라지므로, 소재 선택 자체가 개발 효율을 결정하는 핵심 변수입니다.

Q. 3D 프린터로 시제품을 만들면 실제로 얼마나 빨라지나요?

A. 사례에 따라 다르지만, Extol의 경우 사출 성형 의존 방식에서 7주 걸리던 작업이 3D 프린팅 도입 후 6일로 단축됐습니다. 단일 부품에서 이 정도 효과가 나면, 차량 전체 개발에 적용했을 때 수개월에서 수년의 시간 절감도 기대할 수 있다고 업계는 분석합니다.

Q. 3D 프린팅 시제품 제작 견적은 어떻게 받나요?

A. eyecontact에서는 3D 모델링 파일(STL, STEP 등)을 업로드하면 실시간으로 3D 프린팅 견적을 확인할 수 있습니다. 소재·방식·정밀도 조건에 따라 비용이 달라지므로, 3D 프린터 모델링 파일이 있다면 바로 견적 시스템을 활용해 보는 것이 가장 빠릅니다.

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시제품 제작에 3D 프린팅을 적용할 때 주의할 점은 무엇인가요?

모든 부품이 3D 프린팅으로 대체되는 건 아닙니다

자동차 분야의 3D 프린팅 적용이 빠르게 확산되고 있지만, 현실적으로 모든 부품에 적용할 수 있는 것은 아닙니다. Bugatti Chiron의 사례에서도 볼 수 있듯이, 일부 부품은 산업용 고급 솔루션을 통해야만 3D 프린팅 대체가 가능하며, 비전문 장비로는 한계가 있습니다. (출처: Additive automotive update: BLT, Bugatti, Porsche, and Stratasys - Engineering.com)

소재 개발 프로세스도 체계적 접근이 필요합니다

Elementum 3D가 신소재를 개발하는 과정을 보면, 분말 소재 조달·테스트 쿠폰 제작·레이저 파라미터 실험·표면 물성 제어·후처리(아노다이징, 용접) 등 다단계 검증 프로세스가 필요합니다. (출처: Metal Matrix Composite Demonstrates Additive Manufacturing's Promise for New Materials | Additive Manufacturing) 시제품 단계에서도 소재 선택이 임의적으로 이루어지면 안 되는 이유가 여기에 있습니다.

신뢰성 검증 문제는 자동차 산업뿐 아니라 다른 고신뢰성 요구 분야에서도 공통적으로 나타납니다. 3D 프린팅 신뢰성 검증과 승인 절차에 관한 깊이 있는 논의도 시제품 개발 전략을 세울 때 함께 살펴볼 만합니다.

정리: 전기차 시대, 3D프린팅이 시제품 제작의 표준이 되는 이유

전기차 플랫폼 경쟁이 가속화될수록, 개발 속도는 기술력과 동등한 경쟁 요소가 됩니다. Extol의 7주→6일 사례, Ford·ExOne의 고밀도 알루미늄 바인더젯, Audi의 생산 표준화, Stratasys와 Subaru의 공구 납기 단축까지—이 사례들이 공통으로 보여주는 메시지는 하나입니다. 소재 과학과 3D 프린팅 기술이 결합될 때, 시제품 제작은 비로소 진정한 속도 우위를 만들어낼 수 있다는 것입니다.

시제품 제작을 검토 중이라면, 3D 프린팅 출력 방식과 소재 조합부터 전문 업체와 상의하는 것이 가장 효율적인 첫걸음입니다. eyecontact는 SLA·SLS·MJF·FDM·금속 프린팅까지 다양한 방식으로 여러분의 시제품 목업 제작을 지원합니다.