흔히 3D 프린터로 잘 알려진 적층제조(Additive Manufacturing)에 대해서 간단하게 작성해보고자 한다.
2016년에 처음으로 3D프린터를 사용하여 플라스틱 모형을 만들어 보았다. 이 때 정말 신기했고 이것을 이용하면 정말 다양한 물건을 보다 쉽게 만들수 있을거라고 생각했다. 현재는 기술이 더 많이 개발되고 3D 프린터도 상용화 되어 많은 사람들, 많은 분야에서 사용하고 있다.
목차
1. 적층제조란?
적층제조는 3D프린팅 기술을 제조업에 접목한 것으로, 제조산업의 원자재, 부품, 제품을 생산하는 방법이다. 이는 디지털 모델에 따라 재료를 레이어 별로 압출하여 원하는 모양의 물리적 3D 객체를 제작하는 프로세스로 정의된다. 적층제조는 전통적인 절삭가공 방식과 달리, 재료를 덧붙여가는 방식으로 효율적이고 복잡한 구조를 쉽게 제작할 수 있는 장점을 가진다.
2. 적층제조 분류
ASTM(미국 재료 시험 협회)은 적층제조를 다음의 7가지로 분류하였다.
1) Vat Photo-polymerization
액체 상태의 포토폴리머(광경화성 수지)를 광원으로 경화시켜 층층이 쌓아가는 방식이다. 대표적인 예로 SLA(Stereolithography)와 DLP(Digital Light Processing)가 있다.
2) Material Jetting
잉크젯 프린팅과 유사한 방식으로, 재료를 노즐을 통해 분사하여 층을 쌓아가는 방식이다. 주로 광경화성 수지나 왁스 같은 재료를 사용한다.
3) Material Extrusion
필라멘트 형태의 재료를 노즐을 통해 녹여서 층층이 쌓아가는 방식이다. FDM(Fused Deposition Modeling)이 대표적인 예이다.
4) Binder Jetting
파우더 형태의 재료 위에 바인더를 분사하여 결합시키는 방식이다. 결합된 파우더가 층을 이루며 적층된다.
5) Powder Bed Fusion
파우더 형태의 재료를 레이저나 전자빔으로 선택적으로 녹여서 결합시키는 방식이다. SLS(Selective Laser Sintering)와 EBM(Electron Beam Melting)이 대표적인 예이다.
6) Sheet Lamination
얇은 시트 형태의 재료를 레이어로 쌓아가며 결합하는 방식이다. LOM(Laminated Object Manufacturing)이 대표적인 예이다.
7) Directed Energy Deposition
에너지 소스(레이저, 전자빔 등)를 이용하여 재료를 녹여서 원하는 형태로 적층하는 방식이다. 주로 금속 부품의 수리나 재제작에 사용된다.
3. 관련 기업
항공우주 분야에 기술 개발과 제품 생산을 하고 있는 몇몇 적층제조기업을 찾아보았다.
1) Insstek
Insstek은 금속 3D프린팅 기술을 전문으로 하는 기업이다. 핵심 기술로는 DED(Directed Energy Deposition) 방식이 있으며, 이를 통해 고정밀 금속 부품을 제작한다.
2) Meltio
Meltio는 금속 적층 제조를 위한 하이브리드 제조 시스템을 제공한다. 이 기업의 주요 기술은 와이어와 파우더를 동시에 사용할 수 있는 wire-DED 기술로, 높은 유연성과 생산성을 자랑한다.
3) MX3D
MX3D는 로봇팔을 이용한 금속 3D프린팅 기술을 개발한 네덜란드 기업이다. 이 회사의 WAAM 기술은 대형 금속 구조물 제작에 사용되며, 효율적인 자재 사용과 복잡한 디자인 구현이 가능하다.
4) GE Additive
GE Additive는 GE의 3D프린팅 전문 부서로, 금속 적층 제조 기술에 주력하고 있다. 주요 기술로는 EBM(Electron Beam Melting)과 DMLM(Direct Metal Laser Melting)이 있다. 최근에는 헬리콥터 프레임을 3D프린팅으로 제조하였다.
5) Velo 3D
Velo 3D는 서포트가 필요 없는 금속 3D프린팅 기술을 개발한 기업이다. 이 PBF 기술은 복잡한 금속 부품 제작에 강점을 가지고 있으며, 항공우주, 에너지 산업에서 많이 사용된다.
6) EOS
EOS는 산업용 3D프린터를 제조하는 독일에 본사를 둔 다국적 기업으로, 주로 SLS(Selective Laser Sintering)와 DMLS(Direct Metal Laser Sintering) 기술을 제공한다. 다양한 소재와 높은 정밀도를 자랑한다.
7) Oerlikon
Oerlikon은 적층 제조 기술과 소재를 제공하는 기업이다. 금속 파우더 소재와 적층 제조 공정의 통합 솔루션을 통해 고품질 금속 부품을 생산한다. 적층 제조 이외에도 다양한 사업을 전개하고 있다.
8) 3D Systems
3D Systems는 적층 제조 기술의 선두주자로, 다양한 3D프린터와 소프트웨어 솔루션을 제공한다. SLA, SLS, DMP(Direct Metal Printing) 등 다양한 기술을 보유하고 있다.
9) SLM Solutions
SLM Solutions는 독일의 금속 적층 제조 분야의 전문 기업으로, SLM(Selective Laser Melting) 기술을 통해 고성능 금속 부품을 제작한다. 항공우주, 자동차 산업에서 많이 사용된다. 엔진프레임, 열교환기, 임팔라 등 다양한 제품을 제작한다. 2022년 일본의 니콘이 인수하였다.
10) Trumpf
Trumpf는 금속 가공 장비를 제조하는 기업으로, 금속 적층 제조 기술에도 주력하고 있다. LMF(Laser Metal Fusion)와 LMD(Laser Metal Deposition) 기술을 제공하며, 고품질 금속 부품 제작에 강점을 가지고 있다. 초박형 위성 안테나 (micro-antenna)를 개발하여 주목을 받고 있다.
Reference
- ASTM International. "Standard Terminology for Additive Manufacturing Technologies." ASTM F2792-12a.
- "Additive Manufacturing Technologies: 3D Printing, Rapid Prototyping, and Direct Digital Manufacturing" by Ian Gibson, David Rosen, Brent Stucker.
- 기업 웹사이트 및 기술 소개 자료
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