예비 부품을 재고로 보관하는 것은 낭비이다. 3D 프린팅을 활용하자.

요즘은 금속 예비부품을 녹인다. 뿐만 아니라 예비부품을 더욱 개선할 수도 있다. 이에 대해 레이저 용융법에 따라 작동하는 3가지 3D 메탈 프린터를 소개하고자 한다.

시모네 캐퍼(Simone Käfer)

창고에서 재고가 줄어들고 있다. 제조시간도 놀랍게 줄어들고 있다. 그럼에도 예비부품은 토폴로지 최적화까지 거칠 수 있다. 여기에 경량구조 접근법이나 기능 통합, 냉각, 템퍼링 또는 센서 장치를 사용할 수 있다. Jung & Co. 토마스 레만 대표도 3D 메탈 프린팅 작업에서 수축공이 더 이상 문제가 되지 않는다고 하였다. 수축공이란 주조과정에서 부품 경화 시 발생하는 공간으로 식품 분야에서 수축공은 그 동안 매우 큰 골칫거리였다. Jung & Co.는 스테인리스 스틸, 알루미늄, 티타늄을 소재로 캔 주입 시스템에 들어가는 주입밸브 등의 예비 부품을 제작하는 제조사이다. 이와 같은 예비 부품들은 표준 제품이 아닌 고객 별 맞춤형 솔루션이 대부분이다. 이 어셈블리는 종래의 제작방법으로 스테인리스 스틸 1.4404 재질의 구성품 7개로 구성되고 거기에 씰도 추가되었다. 스테인리스 스틸부품은 CNC 머신에서 정밀 절삭으로 밀링한 후 터닝하고 수동으로 조립해야 했다. 그리고 필요할 경우 신속하게 대응하고 주입 시스템을 재가동할 수 있도록 어셈블리를 창고에 보관하였다.

대형 필터를 장착한 ATEX 프린터

이 업체는 전통적인 절삭 프로세스에 적층가공법을 확장하였다. 제조 홀에는 400W 레이저 2개를 적용한 Concept Laser의 M2 cusing 멀티 레이저가 있다. 이 기계는 Atex에 따라 설계되어 내열 합금을 안전하게 가공할 수 있다. 프로세스 챔버와 핸들링 영역이 공간적으로 분리되어 있어 안전을 보장하고, 레이저 소스와 필터기술이 시스템에 통합되어 전체적으로 설치에 필요한 공간이 줄어들었다. 필터 면적이 20m2로 필터 교체주기가 줄어들었다. 또한 이 3D 메탈 프린터는 기본 사양으로 물이 흘러 넘칠 수 있는 필터를 갖추고 있어서 안전하게 필터를 교체할 수 있다. 이 시스템은 3교대 모드로 작업할 수 있다. 해당 캔주입밸브는 하나의 3D 프린터에서 한 번의 공정으로 제조할 수 있도록 설계를 변경하여 접합 때문에 생기던 경계면과 씰이 없어졌다. 조립단계가 생략되면서 그만큼 시간과 비용이 절감되고 순수한 제조공정도 단축되었다. 종래 방식으로 이 구성품을 제작하는 데에는, 필요한 정밀주조부품 구매를 포함하여 8 ~ 10 주가 걸렸지만 적층가공을 이용하면 1주일이면 충분하다. 3D Jung & Co.는 3D프린팅을 처음으로 경험한 후 이후 한 단계 더 나아가 „주문형 예비 부품“(on demand spare part)을 새로운 사업 컨셉트로 삼았다.

SLM Solutions의 SLM 500은 4대의 레이저와 1대의
자동분말관리유닛으로
작업한다.

네 대의 레이저와 한 대의 분말 공급장치

400W 레이저 2대로 충분하지 않다면, SLM Solutions의 SLM 500을 살펴볼 수 있다. 이 기계는 레이저 4개를 사용하고 400W 또는 700W 중에서 선택할 수 있다. 기계 설치 공간은 500 mm × 280 mm × 365 mm이다. 전자동 분말관리유닛이 금속분말을 지속적으로 걸러내어 제조공정에 공급한다. 별도의 취출 스테이션을 통해 실린더 세척과 구성품 취출같은 작업을 보다 수월하게 할 수 있다. 두 번째 제작 실린더에서는 동시에 후속 공정이 시작된다. 구성품 준비는 소프트웨어 Magics RP와 Support Generator SG+ 모듈, Build 프로세서로 실행된다.

Renishaw의 Ren AM500M은 자동화된 분말공급장치와 지능적으로 제어되는 필터시스템을 제공한다.

Renishaw의 Ren AM 500M도 거르기와 리턴을 포함한 자동 분말공급장치를 제공한다. 이 기계의 크기는 250 mm × 250 mm × 350 mm이다. 터치스크린을 주목할 만하다. 480mm 크기의 조작자 인터페이스 소프트웨어는 기계 컨트롤 시스템과 마찬가지로 Windows 운영 시스템을 기반으로 하고 있다. 대형 아이콘은 여러 공정을 수월하게 이동할 수 있는 워크플로우를 제공한다. 이 프린터의 필터 시스템은 Safe Change라고 부르는데, 필터 상태를 지능적인 컨트롤 시스템을 통해 파악하고 제어할 수 있어, 공정 조건이 악화되기 전에 깨끗한 필터로 자동 안내된다. 또한 필터 하우징과 필터 인서트 교체시기도 알려준다.