금속 3D 프린팅 다품종 양산 솔루션
적층제조 Smart Factory 솔루션
4차 산업혁명에 따른 제조기술의 핵심인 3D프린팅 기술이 보급되면서 다품종 소량 생산 및 디자인 혁신에 따른 경량화와 품질혁신이 이루어지고 있습니다. 특히 자동차와 조선, 항공 등 규모있는 제조업에서도 3D 프린팅을 통한 제품의 시 제작, 단품에서 복합부품 제작, 또는 복잡한 구조의 부품생산 등 다방면으로 적용 폭을 넓히고 있습니다. 이제 금속 레이저 융용방식인 3D 프린팅(이하 Powder Bed Fusion, PBF) 기술로 제작된 제품의 품질은 이제 양산에 적용가능한 수준입니다.
이제 디자인의 자유도와 생산성을 동시에 높이기 위해, 빠르고 경제적인 솔루션을 활용해 보세요!
금속 3D 프린팅, 이제는 누구나 할 수 있습니다!
씨와이오토텍에서 말하는 금속 3D 프린팅 솔루션은 무엇인가요?
적층제조는 별도의 공구가 필요하지 않으므로 한번에 다양한 형태의 부품 제작이 가능합니다. 이러한 유연성은 제품 개발 주기를 단축하고, 커스터마이징 부품에 대한 비용을 절감합니다. 고가의 금형이나 다른 전통적인 제조방법에 의존하지 않기 때문에, 당사의 금속 3D 프린터는 소규모 제작에서 대규모 생산까지 다양한 응용 분야에 적용할 수 있습니다. 빠른 프로토타이핑으로부터 최종제품까지 저희 기술은 더 빠르고, 더 합리적인 가격에 양산을 가능하게 만들어 귀사의 경쟁력을 높이는데 기여합니다.
당사의 설비는 기능이 좋은 외산 설비들과 경쟁하는 것이 아닙니다. 저희는 원래 자동차부품을 대량양산하는 업체로 18년의 경험을 통해 가성비 있는 제품을 양산하는 방법을 터득하였습니다. 이를 통해 외산장비처럼 고성능의 기능을 제공하지는 않지만, 양산에 필요한 핵심 기능에 선택과 집중하여 장비를 개발하였으며, 이로인해 장비의 내구성, 품질보증, 합리적인 가격을 만들 수 있도록 도와드릴 수 있습니다. 만약 고부가가치 부품 양산을 고려하신다면, 당사의 설비와 솔루션을 검토해 보십시요
1. 금속 3D 프린터 소개
- Standard 모델: 이 모델은 금속 적층제조 기술을 처음 접하는 초심자들을 위한 설비로, 소재공급방식이 손쉽고, 샘플제작에 유리하도록 설계되었습니다. 그러나 사용자의 기호에 따라 제품의 품질을 보증하는 Base heating 장치, 실시간 품질검사 시스템 등을 옵션으로 부착할 수 있어, 구매자의 재무조건에 따라 설비의 여러가지 기능을 구성할 수 있습니다.
- Pro 모델: 프로 모델은 스텐다드 모델의 모든 기능을 가지고 있으나, 3가지 측면에서 틀린 점이 있습니다. 이 장치는 연속생산을 위한 기능을 추가 탑재한 모델로, 생산성이 극대화될 수 있도록 설계가 되었습니다. 우선 설비가 운영 중에 중단되지 않도록, 소재를 무한공급할 수 있는 소재연속공급 시스템이 장착됐고, 또한 적층이 완료된 후 뜨거운 열 때문에 장비가 식을때까지 기달려야 하는 공정을 없애기 위해, 적층품이 위치한 챔버가 분리되도록 설계가 되었습니다 또한 양산속도를 높이기 위해 다중레이저 장착과 함께 이를 지원하는 OS가 설치됩니다.
- Platform 모델: 스텐다드 모델, 프로 모델은 독립설비로 구성되어 있지만, 플랫폼 모델은 3가지 장비로 구축이 됩니다. (Pro 모델 + 소재연속공급 시스템(재활용소재 관리 가능) + 디파우더 설비) 이 모델은 타 회사와의 가격경쟁력과 차별화 전략으로 구축된 전략적 모델로, 타 회사는 설비만을 독립적으로 판매하며, 소모품들을 공급하고, 유지보수하는 사업모델을 취하고 있으나, 당사는 타사의 1대 장비가격에 3대의 설비로 양산을 시작해 볼 수 있는 초기 라인을 구축해 주는 것이 목적입니다. 그러므로 이 플랫폼 모델을 통해 가장 기초적인 양산 적층제조 라인을 보유하게 되는 것입니다.
2. 금속 적층의 양산 품질보증 기술
당사 PBF 3D 프린터는 레이저를 사용하는데, 이 레이저 시스템은 크게 레이저 발진기, 레이저의 방향을 조정하는 scanner 로 구성이 됩니다. 이 레이저 시스템은 전량 해외에서 구매가 되는데, 그로인해 이 시스템을 콘트롤하는 것이 무지 어렵습니다. 이에 따라 당사의 고급엔지니어들이 시스템을 해킹하여 레이저의 방향과 현재 레이저빔이 조사하는 위치를 파악할 수 있는 Interface card 를 제작하였는데, 이것을 우리는 '실시간 스캐너 위치정보 모니터링 시스템' 또는 RISP monitor 라고 부릅니다. 이 장치가 필요한 이유는 빠르게 움직이는 레이저빔이 조사되는 정확한 방향과 위치를 알아야 카메라가 촬영을 하거나, 그 점에서의 융용상태를 파악할 수 있어, 적층제조의 핵심 품질관리 기술인 실시간품질검사 모니터링 시스템을 구현할 수 있습니다.
이 RISP monitor 는 크게 두 가지 역활을 하도록 구성이 되었습니다. 첫째는 Energy map을 활성화할 수 있어, 레이저가 조사되는 그 점을 즉시 잘 용융이 되었는지 판단할 수 있고, 둘째는 layer by layer 의 데이타 축적을 이용한 3D 데이타 모델을 구성하여 제품의 변형을 사전에 예측하여 실시간 역변형가공 조건을 실행할 수 있습니다. 우리는 이 기능을 LayerGuard라 부릅니다.
적층제조는 특성상 적층가공 시간이 5~10시간 이상 걸립니다. 그러므로 이 제작시간이 지나 후, 불량이 발생되면 손실이 눈떵이 처럼 커지기 때문에, 이러한 불량을 검출하기 위해, 제조과정 중에 계층별 품질을 독립 모니터링해 문제가 생기면 실시간으로 그 불량형태를 제거하도록 도와주는 장치를 사용해야 합니다. 이 장치는 최신기술인 인공지능, 비전인식 등의 기술이 다수 포함된 고기능 장치입니다.
3. 금속 적층의 양산 후처리 기술
적층제조의 생산과정은 크게 제품설계, DfAM적용, 제품제작, 후처리로 요약이 됩니다. 그런데 제품의 전체 원가를 놓고 보면 후처리 비용이 40%에 육박하며, 이에 가장 영향을 미치는 것이 작업자의 임금입니다. (모두 수작업) 그러므로 양산성을 가질려면 이 비용을 절감하는 솔루션이 필요하며, 당사는 이 문제를 해결하기 위한 솔루션으로 Auto Support Removal CNC 사용을 권장합니다. 이 설비는 적층제조된 제품이 base 판에서 분리된 후, 붙어 있는 support를 자동으로 제거하는 설비이며, 이 시스템의 핵심기능이 바로 제품의 가공위치를 파악하는 것입니다. 이 핵심기능을 우리는 '가공형상 자율인식 제어 시스템'이 이라고 부르고, 간단히 APR system 이라 부릅니다.
이 가공형상 자율제어 시스템은 6축 가공설비에 add-on 으로 붙착될 수 있으며, 동작방법은 이미 설계된 Cad 데이타와 3D 카메라가 인식한 모델 data를 병합하여 그 위치를 파악하는 것이 핵심 알고리즘 기술입니다. 이 시스템은 크게 2가지 기능을 제공하는데, 첫째는 초기설정동작 모드로, 매번 가공제품의 형상이 다를때 사용하는 기능으로, 단점은 매번 full scanning 을 해야 하므로 동작시간이 지연되는 것입니다.
둘째는 연속동작 모드로 양산시 적용가능한 기능입니다. 만약 제품의 모양이 동일하다면 첫번째 제품에 대해서만 full scanning 을 진행하고 두번째 제품부터는 simple scanning 을 하므로써 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 기능입니다.
이 시스템은 당사가 제작하는 Auto Support Removal CNC에 붙착되어서 판매될 수 도 있고, 이미 가공기를 제작하는 회사는 당사의 이 모듈만을 구매해서 add-on 으로 장착해서 사용 또는 판매할 수 있습니다.
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