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미래의 제조업, 적층 가공 잠재력 활용으로 대응

3D 프린터 시장에 대한 관심이나 기대가 1, 2년 전에 비해 줄어든 것은 사실이지만, 그럼에도 불구하고 여전한 사실은 적층 가공이 여전히 그 잠재력을 입증해오고 있다는 것이다. 매년 30% 이상, 금속 부품 분야에서는 그보다 더 높은 연간 성장률을 기록하고 있는 적층 가공 산업은 2020년까지 높은 성장률을 기록할 것으로 예상된다고 한다. 이에 따라 관련 시장은 2배에서 4배까지 커질 전망이라고. 오랜 시간 금속 가공 분야를 선도하고 있는 기업 중 하나인 DMG MORI 역시 최근 몇 년간 적층 가공 기술 개발에 적극적으로 나서고 있다. 파우더 노즐을 이용한 레이저 증착 용접 기술을 기반으로 하는 LASERTEC 65 3D를 이미 4년 전에 출시했고, 최근에는 REALIZER GmbH의 지분을 다수 인수하며 파우더 베드 기술까지 포트폴리오를 확장했다.

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DMG MORI의 Advanced Technologies 담당자 패트릭 디드리히 (Patrick Diederich)는 “미래지향적이고 경쟁이 치열한 산업 분야는 항상 혁신적이고 비용 대비 효율적인 생산의 기회를 찾고 있다. 새로운 기술은 이 같은 혁신과 기회의 원동력으로 작용하기도 하는데, 적층 가공 역시 그러한 기술 중 하나다. 최근 항공우주 및 의료 산업에서 적층 가공 기술을 활용한 제품 개발 사례가 증가하고 있다. 배치 사이즈가 1인 경우에도 여러 가지 응용 분야에서 경제적인 솔루션을 제공할 수 있기 때문에 다양한 산업 분야에서 활용되고 있는 적층 가공은 특히 미국, 유럽, 한국, 일본에서 핵심 시장이 확립되어 있는 상황”이라며, 이처럼 미래지향적인 적층 가공 기술에 대한 DMG MORI의 적극적인 기술 개발은 필연적이라고 전했다.

파우더 노즐과 파우더 베드

LASERTEC 65 3D
LASERTEC 65 3D

DMG MORI가 자체 개발한 LASERTEC 3D 시리즈는 금속 파우더가 녹아 내리면서 베드에 분사되는 파우더 노즐 방식을 기반으로 적층 가공과 5축 밀링 가공을 통합시킨 장비다. 이 하이브리드 장비가 불러올 혁신은 업계의 많은 기대를 모았다. 파우더 노즐과 밀링 헤드를 언제든지 교체할 수 있기 때문에 레이저 증착 용접 및 밀링 또는 턴-밀 가공이 한 번의 세팅으로 모두 가능했다. 특히, 한 번 가공이 끝나면 추가적인 접근이 불가능한 복잡한 구조의 공작물에 대해 적층과 밀링을 교대로 작업하여 단 한 번의 세팅으로 완성품 수준의 결과물을 얻을 수 있다는 것이 장점이었다. 이 같은 기술은 항공우주나 에너지, 다이&몰드 분야에 상당히 필요성이 높다는 것이 DMG MORI 측의 설명이다.

DMG MORI

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LASERTEC 65 3D는 한 번의 세팅으로 적층 가공과 밀링 가공이 가능하기 때문에 복잡한 구조의 제품을 높은 정밀도로 제작할 수 있다.

이번에 REALIZER GmbH를 인수하며 선보이는 LASERTEC SLM 기술은 파우더 베드에서 분말을 선택적으로 용융하는 방식이다. 디드리히는 REALIZER GmbH와의 합병에 대해 “파우더 베드 공정은 금속 부품 적층 가공 관련 시장에서 80%의 시장 점유율을 보유하고 있다. 합병 이후 우리는 가장 잘 알려진 적층 가공 기술 두 가지를 모두 제공할 수 있으며, 라인업의 범위를 이상적으로 보완할 수 있게 되었다”고 의미를 부여했다.

LASERTEC SLM은 매우 미세한 작업까지 가능한 파우더 베드 기술을 기반으로 하기 때문에 복잡한 디자인을 더욱 효과적으로 구현할 수 있다고. 하나의 기계에서 다양한 재료를 유연하게 사용할 수 있고, 지능형 파우더 모듈을 통해 2시간 내에 다른 재료로 교체가 가능한  것도 장점이다. 디드리히는 SLM 방식의 정밀도에 대한 우려에 대해서도 DMG MORI의 절삭 가공 기술로 불식시킬 수 있다고 말했다.

“파우더 베드에서 공작물을 후처리하기 위해 밀링 머신이 결합되어 있기 때문에 품질 문제를 개선할 수 있다. 또 하나 중요한 것은 하드웨어와 소프트웨어 기술이 편리하게 연결된다는 것으로, 엔드-투-엔드 CAD/CAM 솔루션을 위한 지멘스 NX와의 개발 협력은 파우더 베드 프로세스와 통합되어 확장될 것이다. 전체적으로 통합된 프로세스를 구현하는 것이 우리의 최우선 목표다.

LASERTEC 30 SLM. 300 × 300 × 300mm 크기의 공작물 제작이 가능하며, 2시간 이내에 재료 교체가 가능하다.

LASERTEC 30 SLM. 300 × 300 × 300mm 크기의 공작물 제작이 가능하며, 2시간 이내에 재료 교체가 가능하다.
LASERTEC 30 SLM. 300 × 300 × 300mm 크기의 공작물 제작이 가능하며, 2시간 이내에 재료 교체가 가능하다.

적층 가공, Industry4.0 시대에 큰 역할할 것

금속 절삭 및 레이저 가공 분야에 대한 수십 년간의 경험을 기반으로 REALIZER의 전문 기술과 함께 금속 부품의 적층 가공에 선도적인 역할을 수행할 수 있는 이상적 위치를 선점해 나가고 있는 DMG MORI. 전세계 고객들에게 보다 전문적인 서비스를 제공할 수 있도록 독일의 빌레펠트와 프론튼, 일본 도쿄, 중국 상하이, 미국 시카고에 DMG MORI Additive Manufacturing Excellence Centre를 운영한다. 센터를 통해 고객의 제품 개발 과정 초기부터 서비스를 지원하며, 이를 통해 고객들은 미래지향적 기계 및 부품 제작 기술에 대해 습득할 수 있다는 것이 디드리히의 설명이다.

DMG MORI Advanced Technologies 담당자 패트릭 디드리히(Patrick Diederich)
DMG MORI Advanced Technologies 담당자 패트릭 디드리히(Patrick Diederich)

“수많은 설계 엔지니어들이 적층 가공의 잠재력을 인식하고 자신들의 공정 및 프로젝트에 적층 가공 기술을 통합하고 있다. 이를 통해 결국 많은 기업들이 기존의 제조 공정으로는 제작할 수 없던 제품들을 생산할 수 있게 될 것이다. 때문에 적층 가공은 전통적인 생산 방법에 대한 혁신적이고 편리한 보완책으로 간주된다. 우리는 다양한 솔루션과 전문적인 교육을 통해 고객들이 적층 가공 기술을 통한 성공적 혁신을 달성할 수 있도록 지원할 것이다.”

DMG MORI는 연내에 레이저 증착 용접을 위한 LASERTEC 65 3D를 새롭게 출시할 예정이며, 2018년에는 LASERTEC 125 3D 하이브리드를 출시할 계획이다. 파우더 베드 공정의 경우, 현재보다 높은 생산성을 갖는 것을 목표로 하고 있다. 높은 생산량은 물론 각 프로세스의 연결 및 자동화를 통한 유휴 시간 감소를 통해 목표를 달성하겠다는 계획이다. DMG MORI의 제어 및 운영 플랫폼 CELOS와 적층 가공 솔루션의 연결은 이 같은 계획에 적지 않은 영향을 끼칠 것으로 보인다.

“Industry 4.0 시대를 맞이하여 DMG MORI는 생산 공정의 디지털화 구현에 힘쓰고 있다. 공정의 디지털화는 연속 생산에서 개별 대량 생산, 즉 매스 커스터마이제이션으로 전환할 수 있는 계기가 될 것이다. 이제 더 이상 예비 부품을 보유할 필요가 없이, 주문하는 대로 바로 생산해낼 수 있는 환경이 실현될 것”이라고 설명한 디드리히는 “디자인의 제한 없이 자유로운 제품 제작을 가능케 하는 적층 가공 역시 새로운 시대에 큰 잠재력을 발휘할 수 있다. DMG MORI 디지털화의 중심에 있는 CELOS 소프트웨어 솔루션은 이미 LASERTEC 3D 하이브리드 장비에 사용되고 있으며, REALIZER가 파우더 베드용으로 만 든 RDesigner 또한 향후 CELOS 인터페이스에 통합될 것이다. 이를 통해 절삭 가공부터 적층 가공까지 손쉬운 데이터 수집 및 관리가 가능해짐에 따라 전체 공정의 생산성과 유연성을 확보할 수 있을 것”이라고 이야기를 마무리했다.

About 김솔 기자

다양한 취재 경험을 살려 여러분께 읽고 싶은 기사, 재미있는 기사 보여 드리겠습니다:)