본 내용은 신소재경제의 뉴스 요약 및 저자의 개인적인 의견으로 작성된 글로 원문은 아래 링크를 참조해 주세요.
https://www.amenews.kr/news/view.php?idx=55751
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안녕하세요, 오늘도 반갑습니다.
오늘은 적층제조의 최대 전시회 중에 하나인 Formnext 2023에 대해 간략히 설명드리는 시간을 갖도록 하겠습니다.
Formnext 2023은 11월 7일부터 10일까지 독일 프랑크푸르트에서 열린 3D 프린팅과 현대 산업 생산 기술의 세계적인 전시회였습니다. 이번 전시회에서는 AM 통합의 성숙도, 자동화의 발전, 새로운 생산 기술, 재료, 3D 프린팅의 혁신, 그리고 지속가능성에 대한 강조 등 다양한 트렌드와 고찰이 있었습니다. 전시회에는 859개의 전시업체(59%가 국제적)가 참여하여, 의료, 자동차, 기계공학, 건축, 항공우주 등 다양한 산업 분야에서 3D 프린팅의 무궁무진한 가능성을 보여주었습니다. Formnext 2023의 주요 하이라이트는 다음과 같습니다:
- 대형 아이템(보트 등)을 인쇄할 수 있는 로봇 3D 프린팅 시스템, 로켓 엔진과 같은 복잡하고 큰 부품을 정밀 AM으로 생산하는 AMCM, Eplus3D, InssTek 등의 금속 프린팅의 발전, 나노 기술에서 전자 부품을 3D 프린팅하는 BMF와 Nano Dimension의 돌파구, Bosch, D3, AM, Reinforce 3D, Venox Systems 등의 기존 및 신흥 스타트업이 선보인 최첨단 AM 기술 등이 있습니다.
- 전시회에는 32,851명의 전문가와 임원들(50%가 국제적)이 참여하여, 전년 대비 111%의 증가를 기록했습니다.
- 최근 3D프린팅 기술의 트렌드로는 △폴리머·금속·세라믹 뿐만 아니라 복합소재 등 소재의 다양화 △장비 대형화와 이종 소재 적층 확대 △소프트웨어 통합 및 플랫폼화 △후처리 공정의 자동화 등을 꼽을 수 있습니다. 이번 전시회에는 이러한 트렌드에 맞는 제품과 기술이 출품돼 3D프린팅 기술이 빠르게 발전해 연구 단계가 아닌 양산 단계에 접어들었음을 알 수 있었습니다.
1. 제품의 대형화
이번 전시회에서 가장 인상 깊었던 부분은 니콘 SLM솔루션즈에서 L-PBF 방식 금속 3D프린팅으로 항공기 대형 구조 부품을 적층하여 전시한 것이었습니다. 이 방식은 15~53㎛의 금속 분말을 레이저로 조사하여 한층 한층 쌓아가는 방식으로, 레이저의 수를 늘리면 대형 부품 적층이 가능하고 적층시간도 줄어듭니다. 하지만 레이저 수 증가에 따라 장비가 급격히 커지고 장비 가격도 올라가며, 레이저 간 중첩 및 간섭 문제를 해결할 수 있는 기술이 요구됩니다. 많은 전문가들은 이러한 한계로 인해 대형 구조 부품을 적층제조 하기엔 L-PBF 방식이 적합하지 않고, 금속 와이어를 적층하는 W-DED 방식이 적합할 것이라는 견해가 있습니다. 그러나 이번 전시회에서 대부분의 항공엔진 부품이 L-PBF 방식으로 적층한 것이었고, W-DED방식은 틈새시장에서 선전하고 있음을 볼 수 있었습니다.
2. 복합소재 사용 가능
두 번째 특징은 이종 소재 적층에 대한 관심이 높아지고 있으며, 이번 전시회에서도 많은 기업이 이를 활용한 전시품을 출품한 것입니다. 하나의 부품도 위치와 사용 환경, 역할에 따라 요구되는 특성이 달라지는데, 그 위치에 가장 적합한 소재를 적층함으로써 전체적으로 우수한 성능을 확보할 수 있습니다. 예를 들어, RPM Innovations사는 금속 분말과 P-DED 장비를 이용해 로켓 챔버를 적층했습니다. 이 부품은 고온 환경을 견뎌야 하기 때문에 열전도율과 고강도·내열성 등이 요구됩니다. 이에 회사는 챔버 안쪽면을 열전도율이 우수한 GRCop-42로 적층하고, 바깥면은 내열강도를 확보하기 위해 Inconel 625를 적층했습니다. 또한 이종 금속을 적층하면서 냉각 채널도 설계하여 냉각능력을 더욱 향상시켰습니다. 앞으로 이러한 이종 금속 적층 사례가 더욱 증가할 것으로 전망됩니다.
3. 적층제조의 생산성 향상
Formnext 2023에서는 다양한 기술들이 전시되었는데, 그 중에서도 특히 생산성 향상에 도움이 되는 기술들이 주목받았습니다.
- 멀티레이져 시스템 장착: L-PBF (레이저 분말용융방식) 방식 금속 3D프린팅 공법은 15~53㎛의 금속 분말을 레이저로 조사하여 한층 한층 쌓아가는 방식입니다. 그러므로 상대적으로 출력속도가 느린데, 이를 보안하기 위해 중국의 한 업체는 레이저의 수를 26개 까지 늘려 대형부품 적층이 가능하게 하고, 적층시간도 획기적으로 줄인 장비를 전시하기도 했습니다.
- 후처리 자동화 가공장치: Formnext 2023에서는 후처리 자동화 기술에 대한 여러 가지 혁신적인 솔루션들이 소개되었습니다. Grenzebach, AM Solutions, 씨와이오토텍(주)는 자동 후처리 가공 모듈 솔루션을 제시하였고, Addiblast는 3D 프린트 부품의 수동 및 자동 탈분말, 부품 청소, 표면 처리, 자동 인라인 공기 분말 전송 및 회수 등을 포함하는 제품군을 소개하였습니다.
이러한 기술들은 제품의 품질을 향상시키는 동시에 생산 과정의 효율성을 높이는 데 큰 도움이 됩니다. 앞으로 이러한 기술들이 더욱 발전하고 적용되면서 산업 분야에서의 금속 적층제조의 활용도가 더욱 높아질 것으로 기대됩니다.
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