[FDM]Angel Trains, 영국 여객 열차에 최초의 3D 프린팅 파트 배포

엔젤 트레인과 DB ESG,

영국 여객 열차에 최초의 3D 프린팅 파트를 배포




1994년에 설립된 엔젤 트레인(Angel Trains)은 영국 철도 산업을 위한 유수의 철도 차량 공급업체로서 영국 여객 운송 사업자에게 고품질의 열차를 위한 자금을 조달하고 차량을 제공합니다. 이 회사는 매년 영국의 열차 차체를 현대화하고 개선하기 위한 혁신적인 솔루션에 막대한 자금을 투자합니다. 엔젤 트레인의 가장 큰 과제 중 하나는 교체 파트의 기존 공급망에 대한 대안을 찾는 것으로, 증가하는 요구를 처리하느라 난항을 겪고 있습니다.

매년 100만 대 단위로 차량이 생산되는 자동차 산업과 달리 철도 산업에서의 차체의 생산 대수는 상대적으로 매우 적으며 차체의 연식이 30년 이상인 경우도 있습니다. 여러 요인들이 겹쳐 열차 사업자에게 과제가 여럿 대두되었으며 특히 차량 정비와 파트 교체와 관련된 문제가 가장 심각했습니다.


최근에 열차 사업자들 사이에서 우려 섞인 목소리가 높아져 왔는데, 노후한 열차 차량의 교체 파트를 단기간에 합리적인 가격으로 조달받는 것이 점점 더 어려워지고 있다는 것이었습니다. 문제는 열차에서 낡은 파트 몇 군데만 교체하면 되는데 기존 제조 방법으로는 비용 효율을 위해 예비 파트를 대량 생산할 수 밖에 없다는 것입니다. 소요 시간 또한 몇 달이 될 수 있어 문제를 더 악화시킵니다.

James Brown

엔젤트레인 데이터 및 성능 엔지니어


그리하여 엔젤 트레인은 엔지니어링 컨설팅 회사인 DB ESG 그리고 Stratasys와 손을 잡았습니다. 기존 방법보다 훨씬 더 적은 시간과 비용으로 적은 수량의 파트를 3D 프린팅함으로써 이러한 문제를 극복할 수 있다는 것을 열차 사업자들에게 보여주기 위해서였습니다. 업계 간 협력의 결과로서 영국에서 실제 운행 중인 여객 열차 내에 최초의 3D 프린팅 파트가 배포되었습니다. 여기에는 칠턴 레일웨이(Chiltern Railways)의 열차에 설치된 4개의 승객 팔걸이와 7개의 손잡이가 포함되었습니다.





생산 비용과 소요 시간을 대폭 절감


Stratasys의 철도 산업 솔루션은 철도 산업에 적합한 재료와 생산 등급의 FDM 3D 프린팅으로 구성됩니다. 칠턴 레일웨이의 팔걸이 설치에서 입증되었듯 이는 엔젤 트레인이 파트 교체를 위한 시간과 비용 면에서 높은 효율을 달성할 수 있게 했습니다.

이전의 제조 방법으로 이 파트를 생산했다면 대략 4개월 정도의 소요 시간이 필요했을 것입니다. 하지만 Brown에 따르면 Stratasys의 철도 산업 솔루션을 통해 일주일 내에 팔걸이 최종품을 생산할 수 있어 소요 시간이 거의 94% 단축된다고 합니다. Brown은 파트당 최대 50%의 비용 절감 효과 또한 달성할 수 있다고 보고 있습니다.

이와 유사하게 좌석에 부착된 손잡이의 경우 교체 파트가 노후화 되었고 원래의 공급업체는 더 이상 운영되고 있지 않았습니다. 손잡이를 새로 만들기 위해서는 새로운 제조 툴이 필요했을 것이며 최대 2,000만원 가량의 비용이 들고 두 달 반의 소요 시간이 걸렸을 것입니다. 하지만 철도 산업 솔루션을 사용하여 파트당 대폭 줄어든 비용으로 단 3주 만에 손잡이를 생산할 수 있었습니다.


영국 철도 산업에서 아주 인상적인 순간이라 할 수 있습니다. Stratasys의 철도 산업 솔루션을 통해 열차 사업자는 손상되거나 훼손된 승객용 파트 교체에 훨씬 더 빠르게 대응할 수 있습니다. 노후한 교체 파트를 주문에 따라 3D 프린팅하여 즉시 설치할 수 있기 때문에 열차 사업자가 차량을 운행 가능한 상태로 더 빠르게 복구할 수 있고 열차를 더 효율적으로 정비할 수 있어 승객을 위한 서비스 품질이 개선됩니다.





파트 인증 획득


여객 열차용 3D 프린팅 파트의 인증 획득이라는 과제를 달성하기 위해 DB ESG는 다양한 3D 프린팅 재료에 대해 종합적인 테스트를 수행했습니다. 최종 파트는 Stratasys Fortus 450mc 3D 프린터를 사용하여 ULTEM 9085 레진으로 3D 프린팅되었습니다. 매우 정밀한 이 생산 프린터는 대형 히팅 빌드 챔버를 특징으로 하기 때문에 파트가 업계의 엄격한 내성과 반복성 요구를 충족할 수 있고 1회 가동으로 대형 파트 하나 또는 소형 파트 여러 개를 프린트할 수 있습니다. 작년에 ULTEM 9085 레진은 철도 업계 최초로 화재, 연기, 독성에 관한 철도 산업 표준인 EN45545-2 인증을 획득하였습니다.


DB ESG의 기계 공학 책임자인 Martin Stevens는 말합니다.

이 인증의 획득은 영국 열차 전체에 3D 프린팅을 더 널리 구현하는 데 방해가 되었던 가장 큰 장애물이 사라졌음을 의미합니다. 이 프로젝트에서 우리의 역할은 Stratasys FDM 기술을 사용하여 생산되는 파트의 설계, 생산, 마감을 조사하는 것이었으며 파트가 철도 표준을 준수하는지, 운영 환경에서 제대로 작동하는지를 확인하였습니다. FDM 제조의 부품 설계 또한 최적화하였습니다.





고객 경험을 한층 더 개선


소량 생산이 가능하게 된 엔젤 트레인은 이제 철도 산업 솔루션을 활용하여 승객 이동에 더 적합하도록 열차 내부를 맞춤화할 방안을 연구하고 있습니다.


화장실이 특정 좌석으로부터 10열 뒤에 있다는 것을 승객에게 알릴 수 있도록 점자를 넣어 3D 프린팅한 좌석 테이블을 테스트하였습니다. 이러한 수준의 맞춤화는 전에 없던 것으로 3D 프린팅을 통해서만 가능하며 향후 고객 경험을 크게 개선할 수 있는 가능성을 제공합니다.


칠턴 레일웨이의 시범 프로젝트가 성공함에 따라 이 회사는 향후 프로젝트에서 여객 차량에 적합한 철도 산업 표준을 준수하는 파트를 생산할 수 있도록 반복 가능한 공정을 구축했습니다. 열차 사업자들로부터 얻은 긍정적인 반응에 힘입어 이 삼자 컨소시엄은 또 다른 열차 사업자와 제휴할 것이며, 철도 생산의 혁신을 위해 설계된 최근의 시범 프로젝트로 잘 알려진 3D 프린팅 파트를 영국 여객 열차에 더 널리 배포할 계획입니다.