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3D시스템즈, 제조경쟁력의 미래 ‘금속 3D프린팅’ 키우는데 선봉 선다
반도체, 자동차 항공·우주 등 고부가가치 산업 직격

[인더스트리뉴스 최정훈 기자] 3D시스템즈가 금속 3D프린팅 대중화에 마중물 역할을 강화하겠다는 방침이다. 

출력 속도 향상, 제작 사이즈의 대형화, 소재의 다양화로 3D프린팅 적용 분야가 지속 확대되고 있다. 3D프린팅이 제조 산업에 활약상을 이어가기 위해서는 금속 프린터가 전제돼야 한다. 최근 몇 년동안 3D프린팅 수요가 늘면서 플라스틱 소재뿐 아니라 금속 소재도 덩달아 빠르게 보급되고 있으며 특히, 항공·우주, 친환경 산업을 위시로 관심이 증가한 모양새이다.

DMP Factory 500 [사진=3D시스템즈]

금속 프린터와 금속 분말 소재는 기술의 난이도가 높고 생산 비용 및 소재의 단가가 높기 때문에 시장 확대 효과를 내기가 여간 어려운 일이 아니다. 이에 금속 분말 소재에 직격한 3D시스템즈가 부각된다.  

3D시스템즈 관계자는 “최근 전기차, 수소차와 같이 친환경차의 개발에 많은 투자가 이뤄지는 만큼, 경량화를 위한 요구 사항을 충족시키기 위해 고강도의 물성을 가진 3D프린팅 소재가 계속 개발이 될 것으로 예상된다”고 밝혔다.

최근 금속 3D 프린팅 성장도 속도를 내면서 3D시스템즈의 존재감도 부각된다. 지난해 상반기 3D시스템즈의 새 수장으로 취임한 Jeffrey A. Graves는 ‘Healthcare’와 ‘Industrial’의 큰 2개의 시장 분야에 중점을 둔 조직 개편을 단행했다. 이는 3D시스템즈가 가지고 있는 기술력과 체계화된 프로세스 등을 기반으로 의료, 항공·우주 및 국방과 같이 고부가가치 어플리케이션 시장 공략에 박차를 가하겠다는 의지를 드러낸 것이다. 

올 하반기에도 금속 프린터에 대한 관심은 지속될 전망이다. 3D시스템즈는 최근 계약된 대형 금속 프린터의 설치가 하반기에 이루어진다면, 레퍼런스를 쌓아 더 많은 고객들이 금속 프린터를 찾게 될 것으로 기대하고 있다. 

고부가가치 제조업으로 보폭 키워

금속 3D프린터 DMP Factory 350과 DMP Factory 500 모델은 고성능 시빙기 및 자동 파우더 운송 기능의 통합 파우더 관리 시스템을 갖추고 있어, 파우더를 최대한 활용할 수 있는 시스템을 구축하고 있으며, 진공 챔버의 적용으로 최상의 부품 품질과 최대의 파우더 사용을 보장한다.

그 중에서도, DMP Factory 500은 활용도를 최적화해 효율성을 극대화하기 위해 설계된 기능별 모듈로 구성됐다. 각 모듈은 이동식 프린터 모듈과 완전 통합되어 진공 밀폐가 가능하고 지속적인 생산 워크플로우를 위해 프린터와 파우더 모듈 사이를 이동하도록 고안됐다. 또한 복수 레이저를 통한 대형물 제작(최대 500x500x500mm) 및 높은 처리량으로 금속 적층 제조의 높은 생산성을 제공한다. 즉, DMP Factory 500은 대규모 확장성, 반복 가능한 고품질 부품, 높은 처리량의 워크플로우에 최적화된 솔루션이다.

최근에 3D 시스템즈는 전략적인 타겟 시장 중 하나로 반도체 분야를 직격하고 있다. 3D시스템즈 관계자는 “시장 조사를 통해 반도체 분야를 위한 가이드북을 제작하여 배포했다. 20년 이상의 금속 적층 제조 및 반도체 경험을 바탕으로, 3D 시스템즈는 금속 3D 프린팅의 최대 강점을 활용하여 반도체 장비의 속도와 처리량을 높이고 정확성을 향상시킬 수 있는 방법을 제시하고 있다”고 밝혔다. 최적화된 열 전달 방식으로부터 보다 가볍고, 보다 빠른 이동의 기계적 구성 요소 및 빠른 열 안정성 및 균일성을 가진 부품을 생산할 수 있다. 반도체 설비에서는 시스템 교란이 조금만 발생해도 나노미터 수준으로 영향을 미치기 때문에 온도 유지가 필수적이다. 이때 냉각 채널과 표면 패턴을 최적화하면 시스템 속도와 정확도가 향상되기 때문에 금속 적층 제조 기술을 이용해 반도체 설비의 열 관리를 최적화 하는 데 이점을 가져다 준다.

3D 시스템즈는 항공 우주 산업에서 수십년 동안 축적한 경험을 바탕으로 중량을 줄이고 성능을 높인 내항성 부품을 개발할 수 있도록 지원하고 있으며, 특히, Airbus는 3D 시스템즈의 지원을 받아 무선 주파수(RF) 수신 하드웨어를 DMP Factory 350 금속 프린터를 이용해 설계 및 생산하는데 성공했다. 이것은 적층 제조(AM)를 통해 설계의 자유, 중량 감소, 부품 성능 최적화로 인해 가능했다.

자동차 분야에서는 오래 전부터 3D 프린팅 기술이 적용되고 있었으며, 레이저 소결 방식(Selective Laser Sinter, SLS)으로 제작한 우수한 내열성, 내연제의 엔지니어링 플라스틱은 자동차 언더 후드 및 파워트레인에 사용이 되고 있으며, 광경화성 수지 경화 방식(Stereolithography, SLA)으로 제작한 고강도 플라스틱 파트는 자동차 차체 내부 트림 및 패널에 주로 사용이 되고 있다.

3D시스템즈 관계자는 “최근에는 친환경 자동차의 개발과 발전으로 인해 경량화에 대한 관심이 높아졌으며, 이는 플라스틱 소재에서 금속 소재로 전환되는 계기가 됐다. 티타늄 합금과 알루미늄 합금은 금속 소재는 무겁다는 인식에서 벗어날 수 있게 해 주었으며, 고강도, 경량, 우수한 기계적 특성을 갖는 금속 부품을 생산할 수 있게 된 것이다”고 설명했다.

DMP Factory 350 [사진=3D시스템즈]

신 소재 개발로 시장 확대

새로운 3D 프린터 개발도 중요하지만, 다양한 소재를 개발하는 것도 3D 프린팅 시장에서는 매우 중요한 이슈이다. 3D시스템즈는 새로운 소재 개발에 지속적인 연구 개발 및 투자를 하고 있으며, 최근에는 Figure 4에 사용할 수 있는 고성능 레진 4가지를 새롭게 출시했다. 

3D 시스템즈는 일반 포토폴리머 레진과 달리 실내 및 실외 환경에서 장기적인 기계적 성능과 안정성을 갖추고 있으며, 가전, 자동차, 의료, 그리고 항공 우주 등과 같은 업계에 적합한 Figure 4 High Temp 150C FR Black, Figure 4 Touch 65C Black, Figure 4 Touch 60C White, Figure 4 Rigid Gray를 발표했다. 특히, Figure 4 High Temp 150C FR Black은 항공 우주 및 방위, 자동차, 그리고 가전 분야의 플라스틱 부품을 생산할 수 있는 고강도, 난연성 레진이다.

그리고 Figure 4 Rigid Gray는 사출 성형에 버금가는 표면 마감을 제공하며 장기적인 환경 안정성을 제공하는 산업용 소재이다. 이 소재는 도색, 도금 및 레이저 에칭에 적합하여, 높은 정밀도와 정확도가 요구되는 소모품 및 일반 용도의 시제품 제작 및 생산에 적합하다.

3D시스템즈 관계자는 “국내에서는 3D 프린팅 솔루션은 아직까지는 정부 출연 연구소나 학교 등 관공서 위주의 투자가 주를 이루고 있으며, 산업계로의 확장은 매우 더디게 움직이고 있다. 제조 산업 분야에 더 많은 3D 프린터가 보급되기 위해서는 더 합리적인 가격의, 더 성능이 우수한 장비들이 많이 출시돼 시장에 더 많은 보급이 이루어져야 한다. 또한, 금속 소재, 고부가가치 복합 소재 등 다양한 소재의 개발 및 양산기술 확보를 통해 정밀, 대형 부품, 고속 출력이 가능한 다양한 장비가 개발이 돼야 한다”고 밝혔다.

[최정훈 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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