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금속 SLM 적층 가공의 토털 프로세스 – DMG MORI의 SLM 방식 3D 프린터 LASERTEC 12 SLM

적층 가공의 정밀도는 기본적으로 초점 직경, 층 두께 및 분말 크기를 최소화하는 세 가지 매개 변수에 따라 달라진다. DMG MORI는 새로운 LASERTEC 12 SLM을 개발할 때 이러한 매개 변수를 고려하여 가장 얇은 적층 두께를 제작하기 위한 고정밀 기계를 설계했다. 이미 LASERTEC 30 SLM 2세대를 통해 우리에게 익숙한 rePLUG 파우더 모듈과 통합 소프트웨어 솔루션 CELOS, 개방형 시스템 및 인체 공학적 디자인 등 최고의 특성들과 기능은 모두 LASERTEC 12 SLM에도 그대로 적용했다.

LASERTEC 12 SLM – 업계 표준보다 4배 더 정밀해
DMG MORI는 LASERTEC 12 SLM을 개발하면서 특히 정밀도에 중점을 두었다. 모든 빌드 볼륨에서 35μm의 작은 초점 직경으로 가장 얇은 적측 두께를 고정밀도로 만들 수 있다. 이는 현재 업계 표준보다 4배 더 정확한 수준이다. 리니어 스케일이 통합되어 있어서 얇은 층은 1μm 미만의 해상도로 정확하게 반복적으로 제작할 수 있다. 통합형 체 유닛은 큰 입자 또는 응집체가 분말 도입 전에 빌드 챔버로 들어가는 것을 방지해 준다. 또한, 빌드 프로세스에서 분말의 적용은 불활성 가스 환경에서 안전하게 수행된다.

업계 표준보다 4배 더 정밀한 DMG MORI의 LASERTEC 12 SLM
업계 표준보다 4배 더 정밀한 DMG MORI의 LASERTEC 12 SLM

DMG MORI는 고정밀 빌드에 최적화되어 있고 이 분야가 전문 분야임에도, 125×125×200mm 크기의 빌드 볼륨을 완성할 수 있었다. 이런 수준의 정밀도 등급에서는 최대 크기다. 스텔스 설계에서 기계의 인체 공학적 구성은 DMG MORI가 수년간 지속적으로 추구하고 최적화해 온 원리를 반영했다. 즉, 모든 핵심 요소에 대해 더 뛰어난 접근성을 보장함으로써 기계를 사용하기 쉽고 효율적으로 만든 것이다. 

DMG MORI가 적층 가공 분야에서 오랜 경험을 가진 REALIZER사를 인수하면서 더욱 강력해진 부분이 바로 rePLUG와 OPTOMET 소프트웨어인데, LASERTEC 12 SLM은 LASERTEC 30 SLM 2 세대와 동일한 기계 플랫폼을 기반으로 하므로 기존의 rePLUG 및 rePLUG reSEARCH와의 호환성을 유지하면서 더 견고한 점이 장점이다. 또한, 재료의 전환 시간이 2시간 이내이므로 LASERTEC 12 SLM의 생산성이 크게 향상될 수 있다.

신속하고 안전하게 재료를 교환하기 위한 rePLUG 모듈
rePLUG 모듈은 빠른 재료 교환을 위한 파우더 모듈로 불활성 가스 환경에서의 자동 분말 핸들링 및 분말 저장이 가능하고, rePLUG 하나당 하나의 재료를 사용하며 모듈식 전환 시스템으로 재료를 2시간 이내에 서로 다른 물질 간의 오염 없이 자동으로 교환할 수 있다. 통합식 주변 장치 및 밀폐식 재료 순환 덕분에 안전한 분말 핸들링이 가능하고, 필수 분말에 대한 재활용을 통한 효율 향상이 가능하다. 공정을 중단하지 않고 필터를 교체 할 수 있는 효율적인 듀오 필터 시스템 및 공정 중에 수동 리필이 필요 없는 대형 파우더 저장소 덕분에 높은 프로세스 자율성을 확보할 수 있다.

장비 내부에서 신속하고 안전하게 파우더를 교환할 수 있는 rePLUG 모듈. 우측 사진은 DMG 오픈하우스에서 촬영.
장비 내부에서 신속하고 안전하게 파우더를 교환할 수 있는 rePLUG 모듈. 우측 사진은 DMG 오픈하우스에서 촬영.

특히 DMG MORI는 재료 개발을 위한 rePLUG reSEARCH를 설계했다. 기존의 rePLUG와는 달리 이 모듈은 밀폐된 파우더 회로가 있는 대형 파우더 용기 대신 적은 재료량에 적합한 병 기반 파우더 공급기를 갖추고 있다. 이렇게 하면 시스템을 간단하게 청소할 수 있어 시간을 크게 절약하고 교차 오염 위험을 최소화할 수 있다. 이런 오염의 위험은 특히 다양한 재료를 시험할 때 커진다. 여분의 파우더는 병에 모으고 외부에서 체로 분류한 다음 재사용 할 수 있다.

OPTOMET – 매개 변수 최적화를 위한 소프트웨어
DMG MORI는 파우더 베드 공정의 매개 변수를 제어하기 위해 INTECH과 협력하여 OPTOMET 소프트웨어를 개발했다. 자체 조정 및 학습 알고리즘을 사용하여 SLM 프로세스의 모든 필수 매개변수를 몇 분 내에 미리 계산해 낸다. 즉, 층 두께를 자유롭게 계산할 수 있어 더 빠르고 더 생산적으로 만들 수 있다. OPTOMET에는 고객이 사전에 테스트하지 않고도 모든 제조 업체의 재료에 관한 자료를 사용할 수 있는 재료 데이터베이스가 있다. 개방형 시스템으로 되어 있어 고객 자신의 실험 데이터를 사용하여 데이터베이스를 독립적으로 확장할 수도 있다. OPTOMET은 경도, 다공성 및 탄성과 같은 재료 특성을 변경하거나 최적화할 수 있는 방식으로 매개 변수를 조정할 수 있다.

LASERTEC SLM 시리즈는 매개 변수 최적화를 위한 소프트웨어 OPTOMET을 사용할 수 있다.
LASERTEC SLM 시리즈는 매개 변수 최적화를 위한 소프트웨어 OPTOMET을 사용할 수 있다.

사전 및 사후 처리에서 최적의 워크 플로우를 위한 CELOS
CAM 프로그래밍 및 기계 제어를 위한 통합 소프트웨어 솔루션인 CELOS는 LASERTEC SLM 시리즈의 프로세스 체인을 더 빛내준다. 표준형 혹은 맞춤형 사용자 인터페이스를 통해 아무리 복잡한 구조의 부품이라도 오프라인으로 빠르게 프로그래밍하고 기계로 전송할 수 있다. CELOS는 효율적인 정보의 흐름과 직관적인 작동으로 적층 가공 부품의 사전 및 사후 처리에서 최적의 워크 플로우를 보장한다. 그 결과, LASERTEC SLM 시리즈의 개방형 시스템은 모든 기계 설정 및 공정 매개변수를 개별적으로 조정할 수 있으며, 광범위한 재료 공급 업체를 선택할 수 있다.

LASERTEC SLM 활용 사례
독일 브란덴부르크의 스트라우스베르크에서 1994년에 설립된 STB는 펌프, 압축기, 팬, 컴프레서 및 터빈용 특수 씰 제조업체다. 이 회사가 LASERTEC 30 SLM 2세대를 구매한 이유는 공급 업체와의 길고 유익한 비즈니스 관계를 비롯한 몇 가지 이유 때문이었다. 이 회사의 로빈 리델(Robin Riedel)은 “모든 기계를 한 공급업체와 계약할 수 있다면 우리에게 매우 큰 이점이 된다.”라고 말했다. 파우더 베드 기계는 기술적인 면에서도 인상적이었다고 한다. 

그는 “rePLUG 교환 모듈의 도움으로 신속하게 파우더를 교환할 수 있어서 생산성이 뛰어나고, 사용자 친화적이며 무엇보다 안전한 솔루션이었다.”라며 “밀폐형 파우더 순환 시스템 덕분에 가루가 빠져나올 수 없다. 지금까지 우리는 LASERTEC 30 SLM 2세대로 스테인리스 스틸 공작물을 생산해 왔다. 그런데, 이제 인코넬을 사용한 부품에 대한 첫 번째 문의까지 들어 오기 시작했다.”라고 밝혔다.

독일의 STB에서 LASERTEC SLM 시리즈로 제작한 알루미늄으로 만든 냉각수 노즐
독일의 STB에서 LASERTEC SLM 시리즈로 제작한 알루미늄으로 만든 냉각수 노즐

 

About 이상준 기자

생산제조인을 위한 매거진 MFG 편집장 이상준입니다. 대한민국 제조업 발전을 위해 일합니다.

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