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뿌리산업과 손잡은 3D 프린팅
 
국내 최초 산업용 주물사 3D 프린터, ㈜센트롤의 SS600
 
월간 기계기술기자 | 2016.02.02 | 2016년 2월호
 
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스마트폰, 텔레비전, 자동차 등 우리 주변에서 손쉽게 찾아볼 수 있는 주조 기술. 하지만 열악한 작업 환경으로 인한 인력난과 환경규제 등으로 인해 많은 기업들이 몸살을 앓고 있다. 최근에는 이러한 어려움을 해결하기 위해 주조 기술에 열처리, 용접 등 다른 뿌리기술을 융합하려는 노력이 활발히 이루어지고 있다. 그 와중에 주조를 향해 협업의 손을 내민 기술이 바로 ‘3D 프린팅’이다.
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1, 2. SS600으로 제작한 주물품과 몰드
짧은 제작 기간과 높은 자유도, 정교한 형상 등으로 사람들의 마음을 사로잡은 3D 프린팅은 어느덧 제조현장의 문턱까지 바짝 다가왔다.
 
 미국의 제너럴일렉트릭(GE)은 2020년까지 제트엔진 내 10만 종류 이상의 부품에 3D 프린팅을 적용하겠다고 밝혔 으며, 최근에는 3D 프린팅을 통한 자동 생산 시스템에 대한 논의도 활발히 이루어지고 있다.
 
  3D 프린터로 적층 가능한 소재의 범위 역시 플라스틱에서 금속으로, 금속에서 주물사 등으로 넓어지는 추세다. 지난해 3D 프린터와 CNC 전문기업 센트롤은 국내 최초로 산업용 주물사 3D 프린터를 개발해 선보 였다. 해외 시장을 포함할 경우 독일과 미국에 이은 세 번째다. 그렇다면 주물사 3D 프린터는 제조업에 어떤 바람을 불러일으킬수 있을까?
쉽고 간편해지는 주형 제작
3. 센트롤의 산업용 주물사 3D 프린터 SS600과 적층 장면
SLS(Selective Laser Sintering) 방식의 SS600은 베드에 도포된 주물사 분말에 원하는 부분만 레이저를 조사한 뒤, 그 위에 다시 분말을 도포하는 과정을 반복해 형상을 만든다. 이 때 주물사 분말은 접착제로 코팅되어있어, 레이저의 열기로 인해 접착제 성분이 녹았다가 굳으면서 형태를 유지한다.
 
  기존의 SS150 장비는 최대 150×150×150mm 크기의 형상을 제작할 수 있었기 때문에 주로 교육용이나 연구용으로 활용되었다. 하지만 SS600 장비는 600×400×400mm 크기의 제품까지 만들 수 있어 활용 범위가 넓어 졌다. 또 주물사 분말을 자동으로 공급해주는 장치가 장착되어 있어 제품을 대량으로 생산할 수도 있다.
 
 전통적인 주조 과정에서는 우선 제품과 주조 방안을 설계한 뒤 공정해석 소프트웨어를 활용해 주조 및 응고를 시뮬레이션한다. 그 다음 위아래 주형과 중자(core)를만든 뒤 합형한 주형에 쇳물을 붓는다. 주입한 쇳물이 식은 뒤 부서진 중자를 털어내면 제품이 완성된다.
 
 이 때 주형을 3D 프린터로 적층해 만들 경우, 중자를 제작할 필요가 없어져 제작 기간을 대폭 줄일 수 있다. 실제로 기존 주조 과정에서 십여 개의 목형을 사용해 만들던 제품도 3D 프린터를 활용하면 상판과 하판 두 개의 주형만 있으면 된다.
 
 또 센트롤의 SS600은 비싼 수입산 주물사 분말 대신 국내산 분말을 사용할 수 있어 생산비용을 크게 줄일 수 있다.
3D 프린팅으로 달라지는 뿌리산업
소음과 열기 대신 3D 프린터의 노즐이 움직이는 소리로 가득한 제조 현장, 과연 가능한 일일까?
 
 멀리 갈 것 없이 일본의 코이와이 (KOIWAI)사는 다른 기업으로부터 주문받은 주형을 3D 프린터로 출력해 공급하고 있다.
 
 과거에는 코이와이사 역시 전통적인 주조 방식으로 주형을 제작했지만 3D 프린팅으로 제작 방식을 바꾸면서 제작 기간을 10분의 1으로 단축할 수 있었다.
 
 또 주형을 제작하는 과정이 간편해져 청년 및 여성 인력을 채용해 인력 문제를 해결할수 있었다. 코이와이사는 시제품뿐만 아니라 3D 프린팅을 통해 양산한 제품 역시 제공하고 있으며 고객사로는 혼다, 스즈키와 같은 일본의 대표 자동차 제조사 등이 있다.
 
  센트롤 주승환 부회장은 “지난 유로몰드 2015에 주물사 3D 프린터 SS600을 출품해 GE 등 많은 외국 기업의 관심을 모았다”며 “우리나라 역시 3D 프린팅을 통해 뿌리산업의 환경을 개선해 젊은 인력을 끌어모아야 한다”고 강조했다.

 
TAG :  3d프린팅
 
 
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