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금속광조형과 고속 절삭가공을 한 번에
 
마츠우라의 하이브리드 장비 LUMEX Avance-25
 
김솔기자 | 2014.09.02 | 2014년 9월호
 
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현 시대에서 기술 결합의 목적은 단순히 ‘1+1=2’이 개념이 아니다. ‘2’ 이상의 새로운 가치를 얻어내고자 하는 것이고, 그를 통해 불가능하게만 보였던 것을 가능하게 만들고자 하는 것이다. 이미 각각의 기술이 더 이상 발전할 수 없을 만큼 높은 수준에 도달한 상태에서 결합을 통한 새로운 가치 창출은 또 다른 경쟁력 향상의 길이다. 이에 최근 제조업계에서는 각종 ‘하이브리드’ 솔루션에 대한 관심이 뜨거운 상황인데, 일본 마츠우라의 금속광조형 복합가공기 LUMEX Avance-25도 새로운 가치 창출 및 불가능 극복을 가능하게 하는 하이브리드 장비다.

LUMEX Avance-25는 SLS 방식의 금속광 조형과 엔드밀을 이용한 고속·고정도 절삭 가공을 반복하며 조형하는 복합가공기다.
  SLS는 베드에 도포되어 있는 파우더에 선택 적으로 레이저를 조사하여 소결시키는 3D 프린팅 방식으로, 소결 후 다시 파우더를 도포하고 레이저를 조사하는 과정을 반복하 면서 적층해 나간다. 빠른 조형속도, 광범 위한 재료 사용과 함께 조형물의 변형이 없는 등의 장점들이 많지만 기계 가공과 비교해 가공정도나 면조도에 한계가 있기 때문에 방전, 절삭 등 많은 후가공이 필요했다.
  LUMEX Avance-25는 이 SLS 방식 광조형과 절삭가공을 한 장비 내에서 번갈아 시행 함으로써 기계가공과 동일한 수준의 치수 정도 및 조도를 실현한다. 뿐만 아니라 기계 가공으로는 불가능했던 깊은 리브(Rib) 가공도 가능하게 해준다.
One Process로 고도의 금형 제작
최근 몇 년 새 3D 프린팅에 대한 관심이 급증하고 있는 이유 중 하나는 각 부품을 개별 가공하여 조립하는 불편함 없이 한 번에 제품을 생산할 수 있기 때문이다. 그런 점에서 마츠우라의 금속광조형 복합가공기는 까다로운 금형 제작에 있어 상당한 이점을 가져다 주는 솔루션이 될 수 있다. 형 분할, 전극설계와 방전가공, 냉각 회로 제작, 조립 및 조정 등의 복잡한 공정 없이 일체구조로 금형을 생산할 수 있기 때문에 설계 및가공시간이 크게 줄어든다. 금형 제작 시간만 단축되는 것은 아니다. 3D 프린팅과 절삭가공을 반복하는 하이브리드 가공에서는 방전가공 없이도 깊은 리브 가공이 가능 하고, 금형 내부 냉각 회로를 3D 자유 곡면으로 형성하는 것과 같이 일반적인 기계가 공의 한계를 극복할 수 있다는 점도 큰 특징이다. 특히, 3D 구조로 자유롭게 배치된 냉각 회로는 후가공으로 형성된 일반적인 냉각 회로와 비교해 확연히 월등한 냉각 효과를 보이며 냉각 시간을 최대 40%까지 단축 시킨다. 결국 금형 제작기간, 사출 성형 사이클 단축을 통해 전체적인 생산성을 향상 시키게 되는 것이다.
  가공 품질도 향상시킬 수 있다. 적층 과정에서 소결 밀도를 조정, 다공질(Porous)조형을 하는 것이 그 방법이다. 다공질 구조를 통해 통기성을 향상시키면 사출 시에 효과 적인 가스 배출이 가능해져 성형품질이 향상된다. 가스로 인해 타는 문제나 용접선, 싱크 마크 등의 성형 불량 문제가 해결되기 때문이다.
한계극복으로 시장 확대
깊은 리브, 자유 곡면형상, 다공질 조형 외에도 3D 메쉬, 중공 구조 등 기존 공법에서는 제작이 불가능했던 형상의 제품을 한 번의 프로세스로 조형할 수 있기 때문에 금형을 포함한 다양한 제품 제작에 활용이 가능하다. 엔진 부품 같은 복잡한 형상의 제품과 인공관절, 치아 임플란트 등 커스터마 이징 제품도 쉽고 간단하게 만들 수 있다.
  그간 주로 시제품 제작에 사용되어 왔다고 해서 3D 프린터로 만드는 실제품의 강성이나 성능에 대해 불안해할 필요는 없다. 최근 세계적인 항공 엔진 기업들이 3D 프린 터를 이용한 부품 생산에 박차를 가하고 있는데, 이 사실은 그만큼 조형물의 신뢰성이 인정 받고 있다는 것을 증명한다. LUMEX Avance-25의 경우에도 조밀조형을 통해 일반소재의 99.5%까지 조형물 경도를 보장한다. 지원하고 있는 재료도 크로몰리 강, 머레이징 강, 티타늄, SUS 등으로 다양하다.
  다양한 금속 재료를 조밀 조형함으로써 강성을 획득하고, 고속 절삭가공으로 정밀함 까지 잡는 마츠우라의 금속광조형 복합가 공기. 각국, 각계에서 3D 프린팅의 저변 확대를 위한 노력이 이어지고 있는 상황에서이 능력 좋은 하이브리드 가공기가 3D 프린팅 시장 성장에 큰 기여를 할 수 있지 않을까 기대해 본다.


 
 
 
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