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[2019년 12월호]     제조회사 : []     브랜드 : []
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[SPECIAL] ‘formnext 2019’.눈앞의 적층제조 시대, 주도권 선점 치열한 기술 경쟁

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‘formnext 2019’.눈앞의 적층제조 시대, 주도권 선점 치열한 기술 경쟁
선진기업의 앞서가는 모습에 비친 우리의 초라한 자화상 느껴

세계 선진기업들이 적층제조를 통한 대량생산에 투자와 기술개발에 본격적인데 반해 우리는 아직도 적층제조 적용처를 찾는 수준에 있는 현실이라는 것이 이번 참관단의 하나같은 평가이다.
글과 사진 / 강민철·성유철(3D프린팅연구조합)



국내 산학연 관계자 32명과 함께 3D프린팅연구조합은 세계 최대 적층제조(3D프린팅) 전시회인 ‘formnext 2019’를 참관했다.
지난 11월 18일부터 22일까지 독일 프랑크푸르트 메쎄에서 34개국 867개 업체와 참관객 4만5천 명이 참가하여 5일간 개최되었다.
‘formnext 2019’는 금형 전시회인 유로몰드에서 독립하여 올해 5번째 개최되는 것으로 해가 갈수록 전시장의 규모가 증가하고 있으며 첫 전시회 면적에 대비하여 6배 증가하였다. 전시장의 경우 신축된 2개의 홀이 1, 2층에 배치되어 총 4개의 전시장이 준비되었는데, 이는 축구경기장 7배 이상의 크기로 대폭 확장되었다.

대량생산과 공정 자동화 돌입

이번 전시회는 적층제조 및 차세대 지능형 산업생산이 주요 주제였으며 다양한 응용분야에 대한 효율성 향상, 소재 절감, 제품 출시시간 최적화, 디자인 및 생산에 새로운 기회 부여에 대한 업체의 고민과 해결 방안을 찾을 수 있었다. 업체마다 차이는 있지만, 과거의 단순한 적층 제조품을 전시하던 단계에서 ‘우리는 이렇게 적층제조 시대를 준비한다’는 이미지 메이킹을 강조하면서 부스의 규모가 대형화되고 전시면 적도 대폭 증가한 모습에서 알 수 있다.

“정보통신산업진흥원과 3D융합산업협회가 지원 한 한국관”

정보통신산업진흥원(NIPA)과 3D융합산업협회가 지원하여 한국관을 구성하여 코스와이어, 하나AMT, 링크솔루션 등 5개 업체가 전시를 참여하였으며 인스텍, 캐리마, 신도리코 등이 단독부스를 구성하였다. 코스와이어는 타이타늄 분말을, 하나AMT는 알루미늄 및 마그네슘 분말을 전시했다. 인스텍에서는 6개의 분말을 합금조성에 맞게 합금설계가 가능한 장비, 캐리마에서는 세라믹 적층장비 등을 전시했으며 여러 국가에서 많은 관심을 끌었으며 판매계약도 성사된 것으로 알려졌다. 참가기업은 전년 대비 35% 증가했으며 방문객도 28%가 증가했다. 독일은 380개, 중국 61개, 미국 59개 업체가 전시 부스를 열었으며, 한국은 총 14개 업체로, 일본은 10개 업체 보다 많이 참가했다.

이번 전시회의 특징은 제조산업의 미래 생산 시스템을 보여줬는데, 다품종 소량 생산에서 양산화로 변화되고 있어 1회 생산의 프로토타입에서 벗어나 수십 개에서 100개 이상 제조 가능하며 연속 생산 시스템을 보여준 기업 등이 많았다. 두 번째로는 금속 분야의 3D 프린팅 생산 시스템이 선행적으로 구축되고 있으며 디자인 혁신으로 경량화 및 재료비 원가 경쟁력이 높아지고 있음을 확인할 수 있었다.



그 외 소프트웨어 관련 기업의 적극적인 노력으로 시뮬레이션 SW 기술의 진화와 더불어 3차원 Scan부터 품질 검사 SW까지 소개되었다. 아울러 고가의 재료를 Recycle 장비부터 후가공 장비까지 제품의 경제성 및 완성도를 높였다고 평가된다. 응용 분야에 있어서는 자동차, 항공우주, 기계 부품, 의료, 전기 전자 중 특히 자동차 산업과 항공우주 분야가 중심을 이루고 있었다.

적층제조 기업과 전통업체간의 협업



3D시스템즈
대량생산과 공정간 병목현상을 제거하기 위한 공정의 자동화가 주된 주제로 3D Systems는 ‘End-to-End Metal AM Workflow’의 슬로건을 내세웠다. 3D Systems의 경우 금속 영역은 스위스 200년 역사의 주조회사인 GF(George Fisher)와 파트너쉽을 체결하여 제조공정에 따른 설계, 적층 준비과정, 프린팅, 품질 검사 등 순차적인 공정을 제시하였고, 특히 기계 가공에 강한 GF의 적층 후 밀링작업 등을 결합하여 대량생산이 가능하다는 것 을 보여주었다.

Blue Power ● GE Additive
‘AM Tomorrow’라는 슬로건을 내건 GE Additive는 현재 상용화되어 있는 가장 큰 레이저 방식의 GE Additive의 'X Line 2000R'은 출력 사이즈가 가로 800mm x 세로 400mm x 높이 500mm로 사진의 아크릴 사이즈가 출력 사이즈 정도이며 한 베드에 2개의 파트를 동시 출력하는 시연을 진행했다. 이미 GE Additive는 M-Line 팩토리를 구성하여 기존의 배치형 생산방식과 차별화된 디지털 모듈형 생산방식을 구축한 바 있다. 발전부품을 제작하는Siemens도 기존의 절삭가공, 후처리 등을 하나의 체인으로 묶어서 디지털 제조 체인을 구축하고 있다.

SLM ● Trumpf
SLM Solutions과 Trumpf는 ‘Beyond Prototype’ 등의 슬로건을 내걸고 고속화, 대형화의 Trend에 부합하는 대형 파트 및 DfAM 적용 파트를 대거 전시하였다. SLM Solution사는 미국의 소형 슈퍼스포츠카를 제조하는 Divergence 3D사와 전통부품에 적층제조한 부품을 결합한 upper arm 및 컨트롤 암 등의 사례를 전시하여 ‘보다 가볍게, 보다 튼튼하게’ 만든 부품 통합화 사례를 보여주었다. SLM사의 경우 생산성을 높인 10개 이상의 레이저 소스를 가진 New Machine도 개발 중으로 확인 되었다.



데님(면) 소재 위에 몰포나비 효과의 3D 프린팅. 이 나비는 색이 화려하고 빛반사에 따라 색이 변한다. 빛(가시광선)의 적당한 영역을 흡수하거나 산란 또는 반사된다.





소재의 경우, 품질 수준을 유지하면서 저가격의 분말제조를 위해서는 기존 공정을 대체하거나 분사가스 재활용 등 원가와 회수율을 높이는 방법, 사용된 분말의 재사용 방법 및 스크랩을 활용하여 원소재 가격을 낮추는 방법 등이 요구된다. 아울러 적층에 필요한 주된 에너지원은 레이저나 전자빔으로 급속 가열에 의한 분말의 용융 결합이며 급랭이 수반된다. 따라서 기존의 합금계가 가지는 물성을 100% 발휘하는데는 한계가 있기 때문에 이에 따른 합금을 새롭게 개발하여 최적의 물성을 나타낼 합금개발이 필수적이다.

최근 장비시장 동향을 살펴보면 소형장비는 국내뿐만 아니라 적층속도를 증대하고 대형화된 장비개발이 주된 방향이다. 그러나 향후 단일 재료에서 융합형 소재 성형이 가능한 장비 개발이 요구되며 이를 통한 MMC, ODS, 경사기능재료 등의 적층이 가능한 복합소재 장비 개발도 요구되고 인쇄전자용 3차원 MID 등 미래지향적인 장비도 절실하다.
그외 적층제조에 적합한 맞춤형 합금 개발부터 시작하여 비정질, 형상기억합금, 생분해성 등과 같은 기능성을 부여하는 소재개발이 필수적 이다. 더 나아가 내열성 및 내마모성을 확보할 수 있는 복합소재의 개발과 연구도 필수적으로 수행해야 할 것으로 보인다.



참관을 마친 후 ‘한·독 Joint Workshop’과 ‘Zimmer & Kreim 공장 투어’를 진행했다. 독일의 대표적인 국가연구소인 Fraunhofer IFAM, PBF 장비 업체인 SLM Solutions와 한국의 코렌텍 등이 한-독 조인트 워크숍을 개최하여 상호간의 관심사와 협력방안, 공동 연구방안 등이 토론되었다.
이번 ‘formnext 2019’를 참관을 통해 적층제조 양산 솔루션 및 어플리케이션 확대와 함께 적층제조시대가 이제 현실화 됐음을 절실히 느꼈다고 일행 모두가 입을 모았다.

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