일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2022.10.4

IMTS 2022
소딕, 3D프린터 재료 교환에 새로운 방식 선보여
복수의 금속 조형을 1대로

와이어 방전 가공기 등 공작 기계를 생산하는 소딕(Sodick)은 분말 베드 용융(Powder Bed Fusion, 이하 PBF) 방식의 금속 부가 조형 장치(3D프린터)의 새로운 기종 ‘LPM325S’를 미국 최대 규모의 제조 기술 전시회 ‘IMTS 2022’(미국 시카고, 9월 12~17일)에서 선보였다.

LPM325S는 금속 분말 교환 작업을 간소화하는 독자적 개발 유닛 '머티리얼 재활용 시스템(이하 MRS)'을 탑재하고 있다. 그림1의 좌측에 위치한 검은색 직사각형의 장치가 그것이다. “MRS는 ‘금속 분말의 자동 회수·공급 기능을 가진 카트리지와 같은 것”(소딕)이라고 한다.

1대의 MRS에는 1종류의 금속 분말이 충진되어 있으며, 조형하는 금속의 종류를 바꿀 때에는 MRS 유닛을 교환해야 한다. 이를 통해 1~2시간 정도의 작업으로 다른 종류의 금속으로 전환할 수 있게 된다. “기존에는 주로 금속 분말 청소에 시간이 걸려, 2일 정도 소요되었다”(소딕)라고 한다.

대응하는 금속 분말은 강철계, 스테인리스합금계, 64티타늄(Ti)합금, 인코넬718, 코발트크롬, 알루미늄합금 등이다.

일반적으로 PBF 방식에서는 금속 재료의 교환 작업이 번거롭기 때문에 금속 종류마다 1대씩 조형 장치를 마련하는 경우가 많다. 반면 LPM325S는 금속 종류별로 MRS만 구매하면 된다. 설비 초기 투자 비용을 억제할 수 있으며, 다양한 금속 조형이 가능해지기 때문에 폭넓은 기업에서 금속 3D프린터 도입이 용이해질 것이다.

소딕은 특히 미국에서 커스텀이나 오더 메이드와 같은 다품종 소량생산에 강점을 가진 중소기업으로의 도입을 노리고 있다. 이러한 기업들은 미국 제조업에서 전체 기업 수의 “50~60%를 차지한다”(미국의 업계 관계자)라고 알려져 있으며, “코로나19 영향으로부터의 수요 회복이 빨라, 현재 미국에서 가장 성장하고 있는 시장 중 하나이다”(소딕)라고 한다.

-- MRS의 내부구조 공개 --
소딕은 IMTS 2022에서 MRS 내부를 공개했다. MRS는 가공실 내에서 회수한 금속분말과 새 금속분말을 일단 모두 장치 상부의 원통형 용기(호퍼)로 빨아 올리는 기능을 가지고 있다. 수집한 금속분말은 체에 거르고 조형에 쓸 수 있는 분말을 가공실로 보낸다. 가공실에서 회수한 서포트재 파편 등 조형에 쓸 수 없는 재료는 폐기탱크로 보낸다.

새로운 금속분말은 장치 중앙부 오른쪽에 위치한 흰색 폴리탱크에서 보충한다. 폴리탱크 바로 아래에 밸브를 설치해 보충할 때 조형장치의 가공실 내부로 공기가 침투하지 않도록 고안했다. 그 결과, 보충할 때마다 가공실을 불활성가스로 치환하지 않아도 된다. 금속분말의 잔량은 장치 하부의 흰색 용기의 창을 통해 확인할 수 있다.

-- MRS 교환 절차 --
MRS 교환은 이하의 요령으로 실시된다. 우선 장치 본체에 남는 모든 금속 분말을 MRS로 회수한다. 분말 베드와 그 주위의 금속 분말은 가공실에 탑재된 진공 흡입기로 흡인한다. 이때 가공실 내로 외부로부터 공기나 분진이 들어가는 것을 막기 위해 화학실험 등에서 사용되는 ‘글로브 박스’와 비슷한 장갑을 사용해 진공 흡입기를 조작한다. 이 밖에 손이 닿지 않는 부분은 다른 배관에서 MRS로 흡인한다고 한다.

금속 분말 회수 후에 MRS를 교환한다. MRS는 금속분말 회수용 배관 3개, 공기와 질소의 배관이 각각 1개, 그 외에 여러 개의 전장계 케이블 등으로 조형장치 본체와 연결되어 있다. 이것들을 제거하고, 다른 MRS로 교체한다. MRS에는 캐스터가 장착되어 있어 인력으로 쉽게 움직일 수 있다.

-- 기능을 줄여서 수주 증가를 목표로 --
IMTS 2022에서 미국 최초로 선보인 LPM325S. 많은 관람객들이 이 제품 앞에서 걸음을 멈추고 설명 담당 직원의 말을 열심히 듣고 있었다. 방문객으로부터는 “기능을 줄여 가격을 낮춰주었으면 하는 요망이 많았다”(소딕의 모리타(森田) 엔지니어)라고 한다.

줄여도 되는 기능이란 구체적으로는 질소 제조 및 칠러 등이다. LPM325S에는 표준 탑재 기능이지만 고객사 상당수는 이를 대체할 수 있는 장치와 설비를 이미 보유하고 있다고 한다. 모리타 엔지니어는 “수주 증가를 위해 고객의 기존 설비에 대응할 수 있도록 개발을 진행해나가고 싶다”라고 말한다.

LPM 325S의 표준가격은 6,500만엔(세금 별도). 일본에서는 2021년 10월에, 미국에서는 2022년 7월에 수주를 시작했다. 기계 크기는 주변 기기를 포함해 폭 2,160×깊이 2,235×높이 2,240mm. 최대 조형 크기는 250×250×250mm이다.

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