산업지식인에서는 실무자의 질문을 전문가가 자세하게 답변하는 내용을 다뤘습니다. 각 주제별로 진행된 MTV 웨비나에서 발표자와 질문자가 주고받았던 질의응답을 한 데 모았습니다.
3D 프린팅은 3D 프린터 기기에 각종 소재를 투입해 목표 물체를 출력하는 기술입니다. 3D 프린팅 기술은 기존 제조 공정 대비 비용 감소·시간 절감·효율성 상승·설계 유연성 확보·생산 속도 가속화 등을 무기로 제조 산업에 등장해 제조 변혁기를 불렀는데요.
등장 열기에 비해 주춤하다고 평가받는 현재 3D 프린팅 시장은 소재 및 크기 제약·높은 초기 비용·생산량 한계·높은 숙련도 요구 등 단점을 극복하기 위한 인프라 개선 및 기술 혁신에 매진하고 있습니다. 여기에 3D 프린팅 토털 솔루션 업체 3D시스템즈는 시장에 획기적인 적층 제조 솔루션을 제공하기 위해 글로벌 활동을 지속하는 중입니다.
이번 웨비나에서 펼쳐진 3D 프린팅 기술에 대한 궁금증과 이에 대한 답변에는 어떤 것들이 있었을까요?
Q & A
Q. 3D프린팅 기술 도입 시 가장 고려해야 할 사항은 무엇이며, 비용 절감 요소는?
A. 제품에 적합한 소재의 선택 및 빌드 사이즈를 고려한 3D 프린터를 고려해야 한다.
Q. 정밀 주조 영역에서 3D프린트의 경제성은 어느 정도라고 보는가?
A. 금형 제작의 초기 비용을 생략할 수 있고, 시제품 제작, 제품 주주 성형성을 빠르게 테스트하는 데 경쟁력이 있다.
Q. 3D프린팅 기술을 활용하는 데 소재 절감 방안이 있나?
A. 재료 절감을 위해서는 지지대(서포트)를 적게 만들어 재료를 줄이는 방법이 있다.
Q. 현재 3D프린팅 제작 속도는 어느 정도인가?
A. 제작 속도는 출력하고자 하는 제품의 크기에 따라 달라진다. 3D시스템즈 ‘SLA 750’은 싱글 레이저, ‘SLA 750 Dual’은 듀얼 레이저 각각 탑재했기 때문에 듀얼 모델이 상대적으로 속도가 더 빠르다.
Q. 3D프린팅의 생산 속도도 중요하지만, 오류 없이 정확한 생산도 중요하다. 생산 품질을 보장하는 소프트웨어 및 물리적 방안은?
A. 3D시스템즈에서는 생산 적용을 위한 ‘반복 정확성 개념’을 도입했고, 해당 개념을 시장에 확대하고 있다.
Q. 소재 특성상 면의 편평도 보장이 어려워지는 일은 없나?
A. 산업용 프린터는 비교적 정밀도가 높다고 평가받는다. 변형을 최소화할 수 있도록 출력 방향 및 서포트 생성 형태 등을 미리 고려해야 한다.
Q. 설계 및 시뮬레이션 도면의 값과 실제 출력물의 오차를 줄이기 위한 방안을 설명해달라. 더불어 설계 변경에 따른 출력물 반영에 대한 사전 검증 기술이 존재하는지?
A. 3D시스템즈 금속 소재 기반 3D프린터 모델은 해석 기반 시뮬레이션 기능을 보유했기 때문에 해당 이슈에서 자유롭다.
Q. 3D 프린팅 기술을 활용해 주조용 패턴 생산을 진행하려고 할 때, 리드 타임 및 비용을 줄이기 위해 어떤 요소를 고려해야 하나?
A. 정밀 주조에 3D 프린팅 기술을 융합하기 위한 기업의 의지가 가장 중요하다고 판단된다. 리드 타임과 비용은 적용 및 대체 제품의 생산 비용과 개별적으로 비교해야 비교 산출이 가능하다.
Q. 대상물의 내측면에 가공홀이 곡선으로 깊이 있으면, 3D 프린팅 시 데이터 대비 가공성이 얼마나 정확하며, 측정 방법이 따로 있는가?
A. 비파괴로 내부 형상 검사로 CT 촬영이 적합할 것으로 판단된다.
Q. 현재 3D프린팅 공정 중 후공정 단계는 수작업에 의해서 진다. 이에 자동화 방안은?
A. 후공정은 일반적으로 서포트 제거, 세척, 경화 등 작업이 있다. 서포트는 사용자가 직접 제거해야 하고, 세척 및 경화는 세척기와 경화기를 이용해 자동으로 처리하는 게 일반적이다.
Q. 3D 프린터 제품 생산 시 3D프린터에서 발생하는 열은 어떻게 관리해야 하나?
A. 3D시스템즈의 SLA, SLS, DMP 등 시리즈는 센서 또는 카메라 센서를 통해 Closed Loop 시스템으로 열 관리를 진행한다.
Q. 왁스 패턴과 3D 프린팅 패턴은 어떤 활용 차이가 있나?
A. 3D 프린터 패턴은 제품 가능성 판단, 다품종 소량 생산, 어려운 형상에 적합하다. 이외 전통적인 방식은 왁스패턴 방식을 사용합니다.
Q. 3D 프린팅 패턴은 왁스 패턴 대비 어떤 특장점이 있는지?
A. 3D 프린팅 패턴은 복잡한 형상도 제작 가능하다는 것이 가장 큰 특징이다. 아울러 소형에서 대형 사이즈도 제작 가능하다. 왁스 패턴은 주로 오토 클레이브에서 녹여 제거하는 De-Wax 방식이고, 3D 프린팅으로 도출된 플라스틱 패턴은 로에서 태워 제거하는 Burn Out 방식이다.
Q. 3D 프린팅 패턴 사용 시 패턴 수정이 불필요한 이유는?
A. 3D 프린팅 패턴은 기존 불가능했던 부분을 대신 할 수 있고, 기존 프로세스와 보완해 활용도 가능하다.
Q. 3D프린팅으로 왁스 패턴용 금형을 만드는 것도 가능할까?
A. 금속 프린터가 존재해 금형을 프린터로 만드는 것도 가능하다. 특히 내부 채널을 가지는 형상을 만드는 데 3D 프린터가 활발하게 활용된다. 또 3D 프린터를 사용하여 일반 플라스틱 레진용 사출 금형을 제작할 수 있다.
Q. 3D 프린팅 기술에 딥러닝 기술이 활용되나?
A. 금속 프린팅 공정 시 데이터 준비를 위해 딥러닝 기술이 활용되고 있다.
Q. 3D시스템즈 모델 중 왁스 방식의 MJP, VisiJet 제품들을 사용할 것인지, 플라스틱 방식의 SLA ProX, ProJet 제품들을 사용할 것인지를 고민할 때, 고려해야 하는 사항은 무엇인지?
A. MJP wax 프린터의 경우 주물 제품의 크기가 작은 것에 사용되며, 주로 주얼리 영역에서 활용된다. SLA 방식으로 주조 패턴을 제작할 경우 MJP wax 방식에 비해 대형 크기가 가능하고, 발생하는 비용이 상대적으로 적다.
Q. 3D시스템즈 SLA 750 솔루션의 차별성은?
A. 듀얼 레이저에 정밀한 제품을 생산하는 것이 중요 특징 중 하나다.
'3D 프린터를 활용한 정밀주조 프로세스 개선' 웨비나에서 다양한 질의응답이 오갔습니다. 3D 프린팅 영역을 이해하는 데 도움이 되셨나요?
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헬로티 최재규 기자 |
