개발 및 공급 : 마크포지드 주요 특징 : 금속/복합소재/플라스틱 부품 출력 가능한 올인원 3D 프린터. 금속 3D 프린팅을 위한 엔진을 모듈 형태로 결합, 향상된 출력 속도, 프린팅 엔진 및 소재를 짧은 시간에 교체 가능, 금속 분진 발생을 없애고 간편한 후처리 지원 등     복합소재 3D 프린터와 금속 프린팅 모듈의 결합 마크포지드는 기존의 고속 연속섬유 강화 복합소재 3D 프린터에 금속 모듈 장착을 통해 금속 및 복합 소재, 연속섬유 강화 부품을 모두 프린팅할 수 있는 ‘FX10 올인원 3D 프린터’ 및 고속 첨단 복합소재 3D 프린터에서 금속 프린트 기능을 활용할 수 있는 프린트 엔진인 ‘FX10 메탈 키트(FX10 Metal Kit)’를 소개했다. 금속 모듈 장착으로 FX10 3D 프린터는 금속, 플라스틱, 첨단 복합소재 및 연속섬유 강화 프린팅 기능을 풀 장착하고 최적 성능의 하이브리드 부품을 프린트할 수 있는 산업용 3D 프린터로서, 생산 라인과 미래 산업에 향상된 성능을 제공할 수 있을 전망이다. 마크포지드의 샤이 테렘(Shai Terem) CEO는 “이제 고객사에서 금속 프린터와 복합소재 프린터를 비교하며 선택을 위한 고민을 할 필요가 없어졌다”면서, “수년 간의 R&D 투자와 현장 경험을 결합해 산업 현장에서 설치 직후 즉시 투자비용을 회수할 수 있는 3D 프린팅 올인원 솔루션을 제공하게 됐다”면서, “FX10은 공장 현장에서 생산라인의 역량을 보완 강화해 제조장비의 활용성 및 장비 운용 효율성을 높여 생산성을 향상할 뿐만 아니라 생산라인에 잠재적인 다운타임 발생률을 줄일 수 있는 3D 프린팅 솔루션”이라고 소개했다.   빠른 출력 속도와 확장된 볼륨 지원 FX10은 지난 2023년 11월 연속섬유 강화 및 복합재료 전용 프린터로 출시돼, 공장 현장에서 다재다능한 도구로 활용할 수 있도록 설계됐다. 이번에 발표된 올인원 FX10을 메탈 키트만으로 간편하게 업그레이드할 수 있었던 것은 모듈형 아키텍처 덕분이다. 그 결과, 기존 고객 또한 메탈 키트만 추가 장착하면 금속 부품과 첨단 복합소재 부품, 그리고 플라스틱 부품을 하나의 3D 프린터 장비에서 생산할 수 있게 된다. FX10 올인원 3D 프린터는 마크포지드에서 이전에 출시한 산업용 금속 프린터인 ‘메탈 X(Metal X)’보다 더 빠른 프린트 속도와 두 배 큰 프린트 볼륨으로 업그레이드된 장비다. FX10의 5세대 연속섬유 강화(CFR) 프린트 시스템을 이용하면 이전의 복합재 3D 프린터보다 거의 두 배 빠르게 프린트할 수 있다는 것이 마크포지드의 설명이다. FX10에 장착된 2세대 FFF 금속 프린터 엔진 또한 마크포지드가 축적해온 수 년간의 금속 프린트 경험을 바탕으로 업그레이드 개발돼 역시 빠른 프린팅 속도를 제공한다.   모듈형 설계로 확장성 제공 한편, 마크포지드는 FX10 메탈 키트와 함께 사용할 신규 재료로 316L 스테인리스강 금속 필라멘트도 공개했다. 마크포지드는 추후 다른 금속 필라멘트도 추가로 지원해 17-4PH도 프린트할 수 있게 할 예정이다. 테렘 CEO는 “FX10을 모듈형 플랫폼으로 설계한 덕분에 매년 새 프린터를 구매하지 않고도 장비를 새롭게 혁신하고 업그레이드할 수 있는 키트를 출시할 수 있다”면서, “마크포지드가 정기적으로 공개하는 신규 소프트웨어 기능과 더불어 이제는 FX10 메탈 키트의 도입으로 공장 현장의 생산라인 및 혁신하는 자율제조 라인에 고부가 가치를 창출하게 됐다”고 설명했다. FX10 메탈 키트는 금속 전용 프린트 헤드, 재료 공급 튜브, 라우팅 백, 듀얼 사전 압출기가 포함된 프린트 엔진으로 구성돼 있으며, 프린트 엔진은 필요 시 교체할 수 있다. FX10은 금속 소재와 복합소재를 교체하며 프린트할 수 있고, 재료 교체에는 약 15분이 소요된다.   후처리 및 적층제조 플랫폼 소프트웨어 연계 마크포지드의 금속 3D 프린터는 금속 필라멘트와 세라믹 릴리스 필라멘트로 부품을 성형한다. 세라믹 소재는 서포트와 부품을 분리하는 이형제로 간편한 후처리 작업을 제공한다. 마크포지드의 금속 3D 프린터는 필라멘트 타입 소재를 사용해 작업 중 금속 분진 발생 없이 작업자를 보호한다. 또한 설계 데이터에서 프린팅 및 소결까지의 모든 작업을 아이거(EIGER) 소프트웨어로 자동화했다. 다른 금속 프린터처럼 금속 부품 프린팅 과정에 열응력 해소를 위한 추가적인 서포트 설계가 필요 없으며, 소결 과정의 수축 변환을 아이거 소프트웨어가 자동 산출해 간편한 프린팅 작업을 지원한다. 디지털 포지(Digital Forge)는 FX10의 설계 데이터 관리, 소재 관리, 최적 성능 및 기능성 부품 프린팅, 자율 제조 연동 등의 기능을 통합 지원하는 적층제조 플랫폼으로, 기존 생산 라인 및 자율 제조 환경에 통합할 목적을 갖고 제작됐다. 디지털 포지를 사용하면 조직 전체에 데이터 접근 권한 부여, 인증 부품의 공유가 가능하며, 장비의 성능을 중앙에서 모니터링 및 관리할 수 있다.     ■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.

3D시스템즈코리아는 지난 9월 5일 ‘적층제조 테크 서밋’ 행사를 진행했다. ‘생산성 가속화를 위한 3D시스템즈의 진화’를 주제로 한 이번 행사에서 3D시스템즈코리아는 생산 제조 분야를 겨냥한 자사의 3D 프린터 신제품과 활용 사례를 소개하면서, 생산 기술로서 3D 프린팅의 가능성과 비전을 선보였다. ■ 정수진 편집장    3D 프린팅 기술로 제조 혁신 지원할 것 3D시스템즈코리아의 정원웅 대표이사는 “3D시스템즈는 40년 전 SLA(스테레오리소그래피) 기술의 특허를 출원했으며 3D 프린터를 처음으로 개발한 기업이다. 현재는 9개의 플랫폼과 130여 개의 소재를 개발하고 있으며, 하드웨어뿐 아니라 산업별 애플리케이션을 위한 소프트웨어 분야에 대한 투자도 꾸준히 진행하면서 적층제조 솔루션 공급업체로 차별화를 추진 중”이라고 소개했다. 3D시스템즈는 산업 분야와 의료 분야를 중심으로 3D 프린팅 기술을 개발/공급하고 있으면서, 인수합병을 통해 다양한 시장을 겨냥한 솔루션 공급에 나서고 있다. 정원웅 대표이사는 적층제조(AM)에 대한 비전으로 ▲필요한 시점에 부품을 생산 ▲복잡성 및 다양성의 극복 ▲공급망의 단순화 및 최적화 ▲인더스트리 4.0과의 결합 및 시너지 등을 꼽았다. 또한 정원웅 대표이사는 “대량생산, 복잡한 형상, 기존 프로세스의 고비용 등 과제를 해결하고자 적층제조를 고민하는 기업이 많다. 아직은 적층제조 기술이 도입 단계로 검증에 시간이 필요한 상황이지만, 많은 기업이 연구와 검증을 시작하고 있으며 성숙 단계로 나아가기 위한 움직임이 활발해 미래가 기대된다”면서, “3D시스템즈는 고객의 프로세스를 최적화하고 효율화하기 위한 혁신 역량을 제공할 것”이라고 전했다.   ▲ 3D시스템즈코리아 정원웅 대표이사   대형 부품의 적층제조를 위한 펠릿 압출 기술 3D시스템즈코리아는 이번 ‘적층제조 테크 서밋’에서 펠릿 압출, 금속, SLA 등 다양한 기술에 기반한 3D 프린터 신제품과 사례를 소개했다. 이번에 소개한 신제품은 모두 제조 현장에서 부품이나 제품을 생산하는 용도에 초점을 맞추었다. 펠릿 압출 방식의 3D 프린터인 ‘EXT 800 타이탄 펠릿(EXT 800 Titan Pellet)’은 3D시스템즈가 인수한 타이탄 로보틱스의 기술에 기반한 제품이다. 레진 파우더와 첨가제를 배합해 알갱이 형태로 가공한 펠릿(pellet) 소재를 사용하는 것이 특징인데, 펠릿 소재는 필라멘트 대비 비용이 낮고 더 큰 프린터 노즐로 사출하기 때문에 빠른 속도와 대형 출력물에 유리하다는 것이 3D시스템즈의 설명이다. EXT 타이탄 제품군은 대형 부품의 출력에 초점을 맞추었다. 강제 열 순환을 위한 챔버 시스템 등 열 관리 시스템을 갖춰 안정성을 높이고, 펠릿/필라멘트 압출/3축 가공 모듈을 탑재해 적층 가공과 절삭 가공을 한 대의 장비에서 진행할 수 있다. 신제품인 EXT 800 타이탄은 기존 제품 대비 빌드 용적을 800mm로 줄이고 펠릿 모듈만 장착해 가격을 낮추는 등 접근성을 높였다. 기존 제품군과 마찬가지로 ABS, PD, 탄소섬유 등 다양한 펠릿 소재를 사용할 수 있다.   ▲ 다양한 펠릿 소재   ▲ EXT 타이탄으로 출력한 열성형 몰드   금속 3D 프린팅의 생산성 강화 ‘DMP 플렉스 350 트리플(DMP Flex 350 Triple)’은 3D시스템즈의 금속 3D 프린터 제품군인 DMP 라인업에 새롭게 추가된 제품이다. 금속 3D 프린터는 적층 용적과 금속 소재를 녹이는 레이저의 수, 준비 시간, 소모품의 수, 공정 관리를 통한 불량률 감소 등이 생산성에 영향을 주는 주요한 요소이다. 3D시스템즈의 DMP 3D 프린터는 진공 챔버를 통해 재료의 적재 밀도를 높이고, 재료의 산화반응을 최소화하면서 적층 준비 시간 및 프린팅 운용 비용을 줄인다. 배기 시스템의 성능을 높이는 동시에 설치 공간의 구성을 고려해 분리 설치가 가능한 것도 특징이다. DMP 플렉스 350 트리플은 지난 2023년 폼넥스트(Formnext) 전시회에서 공개된 제품으로, 세 개의 레이저를 사용한다. 스티치 형상 없이 풀 사이즈의 적층 성형이 가능하고, 275mm와 350mm의 빌드 사이즈를 동시에 사용할 수 있다.  한편, 3D시스템즈는 DMP 금속 3D 프린터를 위한 옵션으로  ▲실시간 공정 모니터링 시스템 ▲금속 적층제조를 위한 3D엑스퍼트(3DXpert) 소프트웨어를 통한 모니터링 이미지 데이터의 3D 시각화 분석 ▲빌드 과정에서 플레이트의 온도를 일정하게 유지해 열처리 비용을 줄이고 생산성을 높이는 히티드 빌드 플레이트 ▲뭉친 금속 파우더를 사전에 분리해 필터의 수명을 늘리는 사이클론 프리 필터 ▲유압식 잠금 시스템인 오토매틱 도어 락킹 등을 소개했다.   ▲ DMP 금속 3D 프린터로 출력한 F1 배기 부품   SLA-DLP 결합한 신개념 3D 프린터 출시 예정 이번 행사에서는 3D시스템즈가 조만간 출시할 예정인 ‘PSLA 270’ 3D 프린터도 소개됐다. PSLA 270은 레이저 기반의 SLA 기술이 가진 정밀도와 프로젝션 기반 DLP(Digital Light Processing) 기술의 특징인 속도를 결합한 신개념의 제품이다. 레이저 대신 4K급 해상도의 듀얼 프로젝터를 사용하는 PSLA 270은 수백 개의 부품을 하루에 출력할 수 있도록 개발됐다. 재료를 빠르게 교체할 수 있고, 듀얼 레일 리코터를 채택해 안정적인 소재 공급과 수평 유지에 도움을 줄 수 있게 했다. 후면과 측면의 패널을 탈착하거나 도어와 터치 패널의 위치를 바꿀 수 있어 다양한 환경에 맞춰 설치가 가능하며, 세 면을 오픈할 수 있어서 로봇과 연계해 생산 자동화를 구현할 수 있게 했다. 3D시스템즈는 “성능과 생산성을 높인 PSLA 270은 지그/픽스처, 중/소량의 부품 생산, 유체 흐름 테스트, 의료 등 다양한 분야에 활용할 수 있으며, 고성능의 피겨 4 소재를 비롯해 향후 더욱 다양한 재료를 사용할 수 있도록 할 예정”이라고 소개했다.   ▲ PSLA 270의 작동방식     ■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.

마크포지드는 기존 고속 연속섬유 강화 복합소재 3D 프린터에 금속 모듈 장착을 통해 금속 및 복합 소재, 연속섬유 강화 부품을 모두 프린팅할 수 있는 FX10 올인원 3D 프린터를 공개했다. FX10 올인원 3D 프린터는 마크포지드에서 이전에 출시한 산업용 금속 프린터 ‘Metal X’보다 더 빠른 프린트 속도와 두 배 큰 프린트 볼륨으로 업그레이드된 장비다. FX10의 5세대 연속섬유 강화(CFR) 프린트 시스템을 이용하면 이전의 복합재 프린터보다 거의 두 배 빠르게 프린트할 수 있다. FX10에 장착된 2세대 FFF 금속 프린터 엔진은 마크포지드가 축적해온 수 년간의 금속 프린트 경험을 바탕으로 업그레이드돼 빠른 프린팅 속도를 제공한다. FX10 메탈 키트는 금속 전용 프린트 헤드, 재료 공급 튜브, 라우팅 백, 듀얼 사전 압출기가 포함된 프린트 엔진으로 구성돼 있으며, 해당 프린트 엔진은 필요 시 교체할 수 있다. FX10은 필요하면 금속소재와 복합소재를 얼마든지 교체하며 프린트할 수 있고, 재료 교체에는 약 15분이 소요된다.     마크포지드의 금속 프린트는 금속 필라멘트와 세라믹 릴리스 필라멘트로 부품을 성형한다. 세라믹 소재는 서포트와 부품을 분리하는 이형제로 간편한 후처리 작업을 제공한다. 마크포지드의 금속 프린트는 필라멘트 타입 소재를 사용해 작업 중 금속 분진 발생없이 작업자를 안전하게 보호한다. 또한 설계 데이터에서 프린팅 및 소결까지의 모든 작업을 아이거(EIGER) 소프트웨어로 자동화했다. 다른 금속 프린터처럼 금속 부품 프린팅 과정에 열응력 해소를 위한 추가적인 서포트 설계가 필요 없으며, 소결 과정의 수축 변환을 아이거 소프트웨어가 자동 산출해 간편한 프린팅 작업을 지원한다. 디지털 포지(Digital Forge)는 FX10의 설계 데이터 관리, 소재 관리, 최적 성능 및 기능성 부품 프린팅, 자율 제조 연동 등의 기능을 통합 지원하는 적층제조 플랫폼으로, 기존 생산 라인 및 자율 제조 환경에 통합할 목적을 갖고 제작됐다. 디지털 포지를 사용하면 조직 전체에 데이터 접근 권한 부여, 인증 부품의 공유가 가능하며, 장비들의 성능을 중앙에서 모니터링 및 관리할 수 있다. 한편, 마크포지드는 고속 첨단 복합소재 3D 프린터에서 금속 프린트 기능을 활용할 수 있는 프린트 엔진 ‘FX 메탈 키트(FX10 Metal Kit)’도 소개했다. 이 금속 모듈을 장착함으로써 FX10 3D 프린터는 금속, 플라스틱, 첨단 복합소재 및 연속섬유 강화 프린팅 기능을 장착하고 최적 성능의 하이브리드 부품을 프린트할 수 있게 된다. 마크포지드는 FX10 메탈 키트와 함께 사용할 신규 재료로 316L 스테인리스강 금속 필라멘트도 공개했다. 추후 다른 마크포지드 금속 필라멘트도 추가로 지원해 17-4PH도 프린트할 수 있게 될 예정이다. 마크포지드의 샤이 테렘(Shai Terem) CEO는 “FX10은 공장 현장에서 생산라인의 역량을 보완 강화해 제조장비의 활용성 및 장비 운용 효율성을 높여 생산성을 향상할 뿐만 아니라 생산라인에 잠재적인 다운타임 발생률은 대폭 감축할 수 있는 3D 프린팅 솔루션”이라면서, “FX10을 모듈형 플랫폼으로 설계한 덕분에 매년 새 프린터를 구매하지 않고도 장비를 새롭게 혁신하고 업그레이드할 수 있는 키트를 출시할 수 있다. 마크포지드가 정기적으로 공개하는 신규 소프트웨어 기능과 더불어 이제는 FX10 메탈 키트 도입으로 공장 현장의 생산라인 및 혁신하는 자율제조 라인에 고부가 가치를 창출하게 됐다”고 설명했다.

3D 시스템즈가 펠릿 압출 3D 프린터 제품 라인에 최신 제품인 ‘EXT 800 Titan Pellet’를 추가했다고 발표했다. 이번 신제품은 800×600×800mm의 제작 사이즈를 지원하면서, 기존의 대형 EXT Titan Pellet 시스템인 EXT 1070 Titan Pellet 및 EXT 1270 Titan Pellet과 같은 속도, 신뢰성 및 효율성을 보다 컴팩트하게 제공하여 초기 투자 비용을 낮출 수 있게 한 것이 특징이다. 제조업체들은 24시간 작동 가능한 EXT 800 Titan Pellet을 활용하여 보다 적당한 크기의 기능성 프로토타입, 툴링, 지그, 사형주조 패턴, 열성형/진공성형 금형 및 최종 사용 부품을 제작할 수 있다. 3D 시스템즈는 “EXT 800 Titan Pellet은 기존의 필라멘트 방식 3D 프린터보다 최대 10배 빠른 출력 속도와 10배 낮은 재료 비용을 통해 주조, 항공우주 및 방위, 진공 성형, 의수족 등 광범위한 시장의 응용 분야를 효율적이고 경제적으로 지원하도록 개발되었다”고 설명했다.     EXT 800 Titan Pellet은 싱글 압출 툴 헤드와 세련된 디자인을 갖추어 사무실, 연구실, 대학을 비롯해 대규모 작업 현장을 포함한 다양한 제조 환경에 적합하다. 컴팩트한 프레임으로 일반적인 출입구를 쉽게 통과하여 설치할 수 있으며, 직관적인 사용자 경험을 위한 전면 장착 터치스크린이 포함되어 있다. EXT 800 Titan Pellet을 비롯해 더 큰 제작 사이즈를 지원하는 EXT 1070 Titan Pellet과 EXT 1270 Titan Pellet 등 제품군은 안정적인 애플리케이션을 위한 산업용 CNC 컨트롤러, 부품 정확성을 위한 가열 베드 및 챔버, 그리고 펠릿 압출 하드웨어 및 재료를 갖추고 있다. 또한 활성 베드 및 챔버 가열은 ABS, PC, 나일론, PEI, PEKK와 같은 소재와 유리 및 탄소 충진 고온 엔지니어링 재료뿐만 아니라 필라멘트 기반 장비에서 사용할 수 없는 유연성이 뛰어난 TPE 및 TPU도 사용이 가능하다. 3D 시스템즈의 라훌 카삿(Rahul Kasat) Titan 부문 부사장은 “EXT 800 Titan Pellet을 업계 최고의 펠릿 압출 시스템 제품군에 추가함으로써, 우리는 이 기술을더 광범위한 제조업체에 제공하여 제품 혁신을 강화시킬 수 있게 되었다. 속도와 지속 가능성을 추구하는 제조업체에게 EXT Titan Pellet 시스템은 고속 출력과 경제적인 펠릿을 결합하여 다양한 응용 분야에 적합한 기술을 제공한다”면서, “수년간 고객들은 더 작은 부품을 합리적인 비용으로 생산할 수 있는 솔루션을 요청해왔다. EXT 800 Titan Pellet은 기존 시스템의 큰 제작 사이즈가 필요하지 않은 제조업체에게 새로운 선택을 제공하며 고속, 고품질 출력과 더 작은 설치 공간 및 낮은 초기 투자 비용의 조합은 EXT 800 Titan Pellet을 다양한 산업 응용 분야에서 매력적인 솔루션으로 만들 것”이라고 전했다. 

  주요 CAE 소프트웨어 소개 필라멘트 와인딩 해석, Cadfil   ■ 개발 : Crescent Consultants Ltd, www.cadfil.com/index.html ■ 자료제공 : 씨투이에스코리아, 02-2063-0113, www.c2eskorea.com 수소연료전지전기차(FCEV) 안전성에 대한 소비자 관심이 증가하고 있는 가운데 압축수소가스를 저장할 수 있는 연료탱크 제작에도 관심이 집중되고 있다. 기존 차량용 연료 탱크의 경우 금속으로 이루어져 있어서, 700 bar 고압의 수소 충전 시 금속 피로도가 발생되어 짧은 수명으로 이어진다. 그러므로 경량화 이점을 가지고 있는 동시에 복원력까지 뛰어난 복합재 형태인 섬유강화플라스틱 소재가 압축수소저장용기에 적합하다. 다양한 환경에서 압축수소저장용기의 안정성을 확보하기 위해서는 공정 및 구조 시뮬레이션을 통해 제품 설계에 대한 사전 검증 절차가 진행되어야 한다.  1983년도에 설립된Crescent Consultants 사는 필라멘트 와인딩 오프라인 프로그래밍 시스템 Cadfil 제품을 개발하여 40년에 가까운 경험을 바탕으로 최신 Windows 시스템에서 작동하는 세계 최고의 와인딩 소프트웨어이며 글로벌 고객 기반의 변화하는 요구를 충족하기 위해 지속적으로 개발 진행에 있다.  1. 제품의 주요 특징 캐드필(Cadfil)은 컴퓨터로 제어되는 필라멘트 와인딩 장비를 위해 와인딩 패턴 및 장비 경로를 생성할 수 있는 독립 소 프트웨어이다. Cadfil FEA interface Export Options 기능을 통해 유한 요소 형상 정보와 같은 데이터를 작성하여 구조 해석 프로그램으로 가져올 수 있다.  Cadfil은 현재 나스트란(Nastran) 벌크 데이터 파일(BDF), ESACOMP 형식 및 수많은 테이블 형태의 데이터 형식을 포함하는 다양한 솔루션을 제공한다. 또한 나스트란(Nastran), 파트란 (Patran), 피맵(Femap), 하이퍼웍스(HyperWorks), 옵티스트럭트(Optistruct), 아바쿠스(ABAQUS) 및 앤시스(ANSYS)와 같은 시스템에서 사용하도록 Cadfil에서 데이터 생성이 가능하다. 따라서, Cadfil은 특정 형상에 대해서 최적화된 와인딩 패턴 및 섬유/장비 경로 설계를 완료하고, 이후 선택한 구조 해석 프로그램 에서는 사용자가 하중, 구속 조건 및 해석 제어 옵션과 같은 다른 속성을 별도로 작성해야 한다.  Cadfil 소프트웨어는 2축부터 범용 6축 로봇까지 포함한 다양 한 컴퓨터 제어 필라멘트 와인딩 장비의 유형 및 제어 시스템에 맞 게 구성할 수 있다. 1. 주요 기능 (1)맨드릴(Mandrel) 및 장비 이간거리(Envelope) 생성 ■ X, R 좌표의 형태로 데이터 포인트의 입력에 의해 정의 가능(X는 맨드릴의 회전축을 따른 위치이며 이 위치에서 구성 요소의 반경은 R로 정의)  ■ DXF 포맷 파일 등을 통해 CAD 프로그램(예 : 오토캐드)에서 가져 오기 기능 포함  ■ 구조 해석을 위해 3차원 표면 메시 자동 생성  ■ 장비 이간거리에 대한 기본 값 자동 생성   (2) 섬유(Fiber) 경로 설정 ■ 축 대칭 맨드릴 원점 기준으로 초기 시작점 및 섬유 방향을 입력하 면 섬유의 경로 결정 ■ 안정적이고 슬립이 없는 경로로 섬유를 맨드릴에 감기 위해 측지 (geodesic) 및 마찰 수정 측지(frictionally modified geodesic) 경로 생성 가능 ■ 측지 경로 : 해당 표면 위의 최단 거리에 따라 표면의 두 점을 연결하 는 궤도로서 섬유가 이 경로로 당겨질 경우 미끄러지지 않으며, 섬유를 안정적으로 유지하기 위해 마찰은 필요하지 않음  ■ 마찰 수정 측지 경로 : 측지 경로에서 편차의 방향 및 양은 형상 및 맨드릴-섬유-수지 간의 마찰에 의해 결정됨   (3) 장비(Payout) 경로 설정 ■ 구성 요소 표면의 섬유 경로를 와인딩 장비가 이동하도록 구속된 정 격 제어 표면(장비 이간거리)에 매핑하는 절차 ■ 섬유 경로 데이터 파일을 읽고 맨드릴 기준으로 장비 위치 계산  ■ 하나의 층에 대한 최소 두께 및 섬유의 총 길이 표시  ■ 맨드릴을 완전히 덮는데 필요한 최소 사이클 수를 계산  ■ 여러 경로를 장비에서 자동 순서로 감기 위해 하나의 와인딩 프로그 램의 끝을 다음 와인딩의 시작 부분에 연결하는 경로 결합(joining path) 생성  ■ 일련의 payout 파일을 결합 후 제어 파일(control file : *.CTL) 에 합침  ■ payout path 데이터를 그래픽으로 나타내 기계 위치, 밴드 구조 확인이 가능하며 와인딩을 애니메이션으로 재생 가능   (4) 수치 코드 변환(post-processing) 및 와인딩 제어 장비 전송 ■ 제어 파일(control file) 사용을 통해 장비 제어(Numerical Control : NC) 데이터를 편집할 필요 없이 모든 레이어에 대해 완벽한 와인딩 프로그램 생성 가능  ■ 관련 와인딩 장비 컨트롤러와 호환되는 기계 명령어로 변환되며, 특 정 와인딩 장비 유형 및 요구 사항에 대해 구성 가능함  ■ NC 가공 프로그램은 ASCII 형식 파일이며 모든 Cadfil 데이터 파 일과 마찬가지로 쉽게 편집 가능  ■ 독점 파일 전송 소프트웨어 통해 NC 컨트롤러에 NC 파일 전송된 후 와인딩 장비 제조업체의 지침에 따라 프로그램 실행   2. 도입 효과 Cadfil은 필라멘트 와인딩 장비를 제어할 수 있도록 정확도 높은 CNC 가공 프로그램을 생성하기 위한 CAD 패키지이다. 또한, 성 형 해석 결과를 바탕으로 FEA 인터페이스를 통해 제품의 구조, 충 돌 및 충격 해석을 다양한 구조 해석 툴과 연계해 섬유 배열에 대한 정보를 보다 정확하게 해석에 반영될 수 있다.  4. 주요 고객 사이트 ■ 바스텍, KENC, 가천대학교, 현대라이프보트, 태광후지킨, 피코산업, 현대자동차 등   좀더 자세한 내용은 'CAE가이드 V1'에서 확인할 수 있습니다. 상세 기사 보러 가기 

  3D 시스템즈는 대형 산업용 펠릿 압출 3D 프린터인 타이탄 아틀라스(Titan Atlas)를 국내에 출시한다고 발표했다.  타이탄 아틀라스 3D 프린터는 펠릿 압출과 필라멘트 압출, 그리고 정밀 마감을 위한 스핀들 툴헤드 등 하이브리드 툴 헤드 구성을 제공하는 3D 프린터이다. 유연한 시스템 구성을 통해 고객이 응용 분야 요건에 따라 가장 적합한 구성을 선택할 수 있도록 했다. 가열식 챔버와 분당 3만mm의 프린팅 속도로 최대 1270×1270×1828mm에 이르는 대형 산업용 부품도 제작이 가능하다. 또한, 향후 고객이 원하는 응용 분야가 확장되면 모듈형 타이탄 시스템을 고객의 요구에 적합한 소재와 제품 구성으로 손쉽게 업그레이드가 가능하다. 펠릿 압출 3D 프린터는 낮은 경도(연성)의 수지부터 탄소 섬유 및 유리 섬유와 같은 고성능 및 고충전 수지에 이르기까지 상업적으로 이용 가능한 다양한 배합으로 폭넓은 소재 옵션을 제공한다.  따라서 고객은 응용 분야에 적합한 소재를 선택할 뿐만 아니라, 비용을 최대 75%까지 절감한다. 이러한 솔루션은 빠른 생산과 짧은 주기, 그리고 낮은 비용이 결합되어 ▲사형 주조 ▲툴링(열 성형, 진공 성형, 판금 성형, 복합 툴링 등) ▲조립 및 제조 작업에 사용되는 지그와 픽스쳐 ▲사출 성형을 대체하거나, 혹은 에어 덕트, 언더후드, 브래킷, 구조 구성품 등 고온 요건에 적합한 최종 사용 제품 같은 다양한 응용 분야에 적용할 수 있다.   ▲ 타이탄 아틀라스 필라멘트, 펠릿 압출과 스핀들 툴헤드로 구성된 하이브리드 3D 프린터이다.   또한 Titan Atlas Standard, Atlas-H, Atlas-HS의 선택 가능한 세 가지 플랫폼으로 고객은 원하는 구성의 모듈을 결합하여 요구 사항을 가장 충족하는 솔루션으로 커스터마이징할 수 있다. 타이탄 아틀라스 3D 프린터는 안정적인 플랫폼과 구성 가능한 모듈을 통해 산업 제조 문제를 해결하고 생산 현장의 총 소유 비용(TCO)을 절감할 수 있도록 지원한다. 타이탄 아틀라스 3D 프린터 제품군은 하이브리드 압출 기술, 가열식 챔버 및 산업용 CNC 모션 제어 시스템을 갖추어 더 빠른 생산, 비용 절감 및 대형 산업용 부품을 프린트할 수 있는 기능을 제공할 예정이다. 또한, 3D 시스템즈는 타이탄 아틀라스 3D 프린터를 통해 폴리머 적층제조(AM) 솔루션 제품 라인업을 확장하고 주조, 소비재 분야, 서비스 산업, 자동차 산업, 항공우주 및 국방, 일반 제조업 등 다양한 시장에서 새로운 응용 분야를 개발한다는 계획이다. 3D 시스템즈는 타이탄 아틀라스가 모듈식 시스템 설계와 개방형 아키텍처를 통해 펠릿과 필라멘트를 모두 사용할 수 있는 기술을 탑재하고 있으며, 이를 기반으로 앞으로 산업용 3D 프린터의 도입률이 빠르게 상승할 것으로 기대하고 있다. 또한 "산업 시장과 의료 시장에서 최고의 적층 제조 솔루션 파트너로서 고객의 적층 제조 생산 요건을 최대한 폭넓게 해결하고자 한다"면서, "타이탄 아틀라스의 독자적인 압출 기술이 추가되면서 앞으로 대형 제품의 제작과 우수한 성능, 그리고 비용 절감을 통한 생산성 개선을 원하는 고객의 요건까지 해결할 수 있을 것"이라고 전했다.

적층 가공 응용 서비스 전문 기업인 더블에이엠이 글로벌 데스크톱 3D 프린터 브랜드인 얼티메이커(Ultimaker)와 국내 공식 총판 계약을 체결했다고 발표했다. 더블에이엠은 스트라타시스의 플래티넘 파트너로 스트라타시스의 산업용 프린터를 다수 보유하고 있으며, 국내의 다양한 산업 분야에서 필요로 하는 3D 프린팅 시제품의 제작 및 제조용 툴과 최종 사용 파트 제작을 전문적으로 수행하고 있다. 얼티메이커는 네덜란드에 본사를 둔 글로벌 3D 프린터 기업으로 지난 5월 적층 제조(additive manufacturing)의 도입 속도를 높이기 위해 데스크톱 3D 프린팅 업체인 메이커봇(MakerBot)과 합병 계약을 발표한 바 있다.     얼티메이커의 대표 모델인 Ultimaker S3와 S5 그리고 S5 Pro Bundle은 듀얼 노즐을 활용하여 수용성 서포트인 PVA(Polyvinyl Alcohol)를 활용할 수 있으며, 최적화된 터치스크린을 통한 직관적 사용, 필라멘트 유량 센서 장착, 다양한 액세서리 제공 등을 통해 신속하고 정확한 프로토타입 제작부터 주문형 툴링 및 최종 사용 부품 생산까지 응용이 가능하다. 최근에는 기존 Ultimaker S5 모델에 적용하여 활용이 가능한 메탈 익스팬션 킷(Metal Expansion Kit)을 서비스하기 시작하면서, 교육용과 데스크톱 시장에서 벗어나 BASF Ultrafuse 17-4 PH Stainless Steel 필라멘트를 통한 금속 3D 프린팅까지 그 영역을 확장하고 있어, 이번 더블에이엠의 총판 계약을 통한 시너지 효과가 더욱 기대되는 상황이다. 더블에이엠의 황혜영 대표는 “얼티메이커와의 총판 계약을 통해 더블에이엠은 보급형 시장, 교육용 시장을 위한 프린터를 확대 공급할 수 있게 되었다”면서, “앞으로 더 많은 적층 가공 응용기술을 국내에 보급하고 3D 프린팅 생태계를 확장하기 위해 최선을 다함과 동시에 국내 적층 제조시장의 발전에 기여할 수 있도록 노력을 다 할 것”이라고 말했다.

3D 프린팅 기술이 프로토타입(시제품)뿐 아니라 생산 공정에서 도움을 주는 공구인 지그(jig)와 픽스처(fixture), 나아가 양산 부품까지 폭넓게 쓰이게 된 배경에는 적층 공법 및 소재의 발전이 있다. 스트라타시스 코리아는 3월 16일 진행한 웨비나를 통해 금속 부품을 대체할 수 있는 탄소섬유 3D 프린팅 기술과 실제 제조 현장의 사례를 소개했다.  ■ 정수진 편집장   3D 프린팅 기술과 재료의 발전으로 제조 활용 확대 프로토타입이 아닌 공구나 양산 부품에 3D 프린팅을 활용하기 위해서 중요하게 살펴봐야 할 요소는 정밀도와 강성이다. 이전에 3D 프린팅이 제조 영역에서 많이 쓰이지 못한 이유 중 하나가 바로 이 부분이다. 스트라타시스 코리아의 조성근 상무는 스트라타시스가 주력으로 삼고 있는 FDM(Fused Deposition Modeling : 용융 압출 조형) 기술이 제조 분야에 쓰일 수 있는 이점을 소개했다. FDM은 필라멘트 형태의 플라스틱 재료를 녹여서 노즐로 압출하고, 이를 한 층씩 쌓아서 입체물을 만드는 방식이다. 조성근 상무는 “FDM 방식은 표면이 거칠지만 정밀도가 높고 변형이 적다는 이점이 있다. 특히 다른 3D 프린팅 방식과 비교할 때 수직(Z축) 방향의 변형이 상당히 적고, 반복 제조시 인장계수, 인장 강도, 파단 연신율 등의 편차가 적다”면서, “이는 특히 중대형 사이즈의 제작에서 FDM 방식이 선호되는 이유이기도 하다”고 전했다.   ▲ 탄소섬유를 사용할 수 있는 스트라타시스의 F900 3D 프린터   FDM은 일반 플라스틱과 거의 동일한 재료를 사용할 수 있어 재료 강성 측면에서 유리한 것으로 여겨지고 있다. 스트라타시스는 이번 웨비나에서 특히 지그/픽스처에서 강성을 유지하기 위해 사용할 수 있는 탄소섬유(카본 파이버) 소재를 소개했다. 탄소섬유 소재는 플라스틱 재료에 탄소섬유를 섞은 것이다. 여러 업체에서 비슷한 소재를 선보이고 있는데, 스트라타시스는 작게 자른 탄소섬유(chopped fiber)가 포함된 소재를 내세우고 있다. 조성근 상무는 “탄소섬유가 많이 포함될 수록 강성을 높일 수 있는데, 제품의 형상에 따라서는 긴 섬유를 넣지 못할 수도 있다. 하지만 작게 자른 탄소섬유를 사용하면 섬유 함유량을 늘리면서 다양한 형상을 만들 수 있다”고 설명했다. 한편, 3D 프린팅으로 대량생산을 하려면, 반복되는 프로세스에서 반복 정밀도를 확보하는 것도 중요하다. 스트라타시스는 제품의 품질에 문제가 될 수 있는 노즐의 탄화 발생이나 재료 내 수분이 용융-기화되면서 제품에 균열이 생기는 현상을 해결하는데 주력하고 있다고 한다. 조성근 상무는 “예를 들어 대량생산에 초점을 맞춘 스트라타시스의 F900 3D 프린터는 적층 작업이 진행되는 챔버(chamber) 안에 카메라를 설치해 제조 과정을 모니터링할 수 있게 했고, 튜브 안으로 열풍을 불어주어 재료의 수분을 최소로 줄여준다. 또한, 3D 프린터의 구동을 위한 CMB(Coordinate Machine Binary) 파일에 락을 걸어 수정을 막는 보안 기능도 제공한다”고 소개했다. 스트라타시스는 메이커봇, F370, 포투스 450mc, F900 등 다양한 사이즈의 3D 프린팅 라인업에서 탄소섬유 소재를 지원하고 있다. 이를 통해 프로토타입부터 지그/픽스처, 양산 부품까지 다양한 수요에 대응할 수 있다는 점을 내세운다.   ▲ 로봇 팔에 장착하는 공구인 EOAT   공구부터 부품까지 다양한 3D 프린팅 활용 사례 스트라타시스는 자사의 3D 프린팅 기술이 생산 현장에서 다양하게 쓰일 수 있다면서, 실제로 생산 현장에서 3D 프린팅을 활용하고 있는 사례를 소개했다. GM의 경우 대형 부품을 들어서 이송하는 라이저(riser) 툴을 3D 프린팅으로 만들었는데, 툴의 무게를 32% 줄이고 제작 납기는 80% 정도로 줄였다. 또한, 로봇 팔의 끝 부분에 장착하는 공구인 EOAT(End-of-Arm Tooling)도 기존의 금속 제품을 3D 프린팅으로 대체하고 있다. 3D 프린팅을 활용하면 공구 가공 중 또는 가공 후에 인서트를 삽입하거나 지그 내부에 공기 유로를 만들 수 있어, 다양한 공구 설계가 가능하다는 이점이 있다. GM에서는 제품을 이송하는 EOAT를 탄소 강화 섬유로 3D 프린팅해서 무게를 줄였는데, 로봇 팔의 작동 속도를 높이면서 생산성 향상이 가능해졌다. 조성근 상무는 “GM은 지난 2015년부터 스트라타시스의 포투스(Fortus) 3D 프린터를 사용해 왔으며, 최근에는 F900 장비 20대를 도입하기로 했다. GM은 툴링, 지그/픽스처, 로봇 툴링 등에 3D 프린팅을 사용할 계획이며 이는 트럭과 전기차 생산에 쓰일 예정”이라고 소개했다.   ▲ GM은 트럭과 전기차 생산에서 툴링, 지그/픽스처, 로봇 툴링 등에 3D 프린팅을 활용한다는 계획이다.   스트라타시스는 이외에도 3D 프린팅이 CNC 가공이나 3D 측정을 할 때 대상물을 고정하는 픽스처, 제품의 형상에 맞춰 제품을 고정하는 조/바이스, 금속 포밍 프레스 다이, 교체 파트, 드릴링 가이드 등 다양한 용도로 현장에서 금속 부품을 대체할 수 있다고 설명했다. 금속 부품보다 가볍고 금속을 대체할 수 있을 만큼 압축 강도도 높으면서, 몇 시간 안에 출력해 금속 부품을 대체할 수 있다는 것이다. 포드는 머스탱 오픈카를 조립할 때 창문 유리의 위치를 측정하고 조정하는 픽스처를 탄소섬유로 3D 프린팅했다. 기존 픽스처의 주요 부품을 그대로 활용하면서 형상은 단순화하고 무게를 줄였다. 또한, 인체공학적인 형상으로 만들 수 있었다. 앞뒤로 제품을 가공할 때 이미 가공이 끝난 면의 가공 형상에 맞춰 고정하는 지그를 만드는 과정은, 제품의 CAD 모델 데이터를 그대로 활용해 빠르게 3D 프린팅으로 만들 수 있다. 비행기의 판재를 조립할 때 리벳(rivet)으로 고정하는데, 이 작업에서 리벳의 위치를 정하기 위한 드릴링 가이드를 3D 프린팅으로 만들 수 있다. 비행기 1대를 생산할 때 700개 이상의 드릴링 가이드가 필요한데, 이 가이드를 3D 프린팅으로 만들면 비용을 크게 줄이는 것이 가능하다. 복잡한 모양의 연료 파이프의 경우 가공과 검사가 쉽지 않은데, 이를 위한 픽스처를 3D 프린팅으로 만들면 CNC 가공 대비 무게를 줄이고 강성을 높일 수 있다. 또한, CAD 파일에서 바로 픽스처를 제작해 정확도 역시 높일 수 있다. 프레스 다이는 높은 강성이 필요한데, 변형이 적은 탄소섬유 소재로 프레스 다이를 3D 프린팅해 무게와 비용, 납기를 줄일 수 있다. 파손으로 오작동이 자주 발생하는 부품을 예비로 확보해야 하는 경우가 있는데, 3D 프린팅을 활용하면 이 예비 부품을 필요할 때 빠르게 생산할 수 있다.   ▲ 자동차의 유리 장착 위치를 조정하는 픽스처   ▲ 리벳 위치를 결정하기 위한 드릴링 가이드   ■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.

- 작업 환경, 장비·소재, 이용 방법 등 3D프린팅 이용 전반의 안전 강화  정부는 3D프린팅 이용자가 유해물질 방출이 적은 장비.소재를 안전한 방법으로 이용하는 작업 환경을 조성하기 위해 관계부처 합동으로 ‘3D프린팅 안전 강화대책’을 마련하여 3월 8일 발표했다. 3D프린팅은 소재(필라멘트)에 고열이 가해지는 작업 과정에서 미세입자 및 휘발성유기화합물이 방출되어, 충분한 안전조치 없이 3D프린팅 작업을 할 경우 건강상 위험 우려가 있다.   이에, 정부는 그간 ①3D프린팅 안전교육 의무화, ②실태조사 및 작업환경 개선 컨설팅, ③안전기술 R&D, ④공공조달 3D프린팅 장비에 주의사항 표시 의무화 등 안전 대책을 추진해 왔다. 하지만, 3D프린팅 이용 현장의 안전관리는 여전히 개선될 부분이 있으므로, 정부는 기존 보다 강화된 안전대책을 수립하여 체계적으로 이행·관리해 나가기로 했다.   주요 내용은 다음과 같다. 첫째, 3D프린팅 안전 이용 지침을 제공하고 지원체계를 구축한다. 우선, “3D프린팅 안전 가이드라인”을 전면 개정하여 안전하게 3D프린팅을 이용하는 방법을 명확하게 안내한다. 그리고 ‘정보통신산업진흥원(NIPA)’에 ‘3D프린팅 안전센터’를 설치하여 이용자에게 안전정보 및 안전컨설팅을 제공할 계획이다. 둘째, 3D프린팅 안전 이용이 현장에 착근되도록 조치한다. 이를 위해 매년 실태조사를 실시하여 3D프린팅 활용 기관의 안전을 점검하고, 안전 미흡 기관은 이용을 자제하도록 권고할 계획이다. 실태조사를 통해 3D프린팅 안전이 미흡함을 확인한 학교의 경우 3D프린팅 실습실 안전환경 개선을 추진할 예정이다. 또한, 3D프린팅 담당 교사의 안전 이용실태 점검 등을 위해 3D 프린팅 이용 정보를 수집.관리하는 앱을 개발·배포할 예정이다.   셋째, 유해물질 방출이 적은 3D프린팅 소재·장비 보급을 확대한다. 아울러, 3D프린팅 작업 중 방출되는 유해물질 시험.검증을 통과한 소재가 조달되도록 3D프린팅 소재 조달 규격을 개정하고, 학교.공공기관 등이 조달물품을 사용하도록 조치할 예정이다.   넷째, , 3D프린팅 안전 강화를 위한 제도를 개선하고 홍보를 확대한다. 3D프린팅사업자에게 안전한 작업환경 지침을 제공하고, 그 조성 의무를 부여하기 위하여「삼차원프린팅산업진흥법」을 개정한다. 또한, 앞으로 3D프린팅을 사용하는 R&D과제 및 실증사업에 참여하기 위하여는 안전한 작업환경을 갖추어야 한다.   이상의 대책 홍보는 구매경로(나라장터 등), 동영상 플랫폼 등 3D프린팅 이용자가 주로 이용하는 채널을 통하여 확대.추진할 계획이다.   정부는 3D프린팅 이용자의 안전을 확보하고, 나아가 안전을 기반으로 3D프린팅 산업 진흥을 촉진할 수 있도록 관계부처 및 안전전문가와 함께 민관합동 '3D프린팅 안전 대응반'을 운영하여 동 계획이 차질 없이 이행되도록 점검할 계획이다.     첨부 :  3D프린팅 안전강화대책

금속 및 탄소 섬유 적층제조(AM)를 위한 통합 플랫폼을 제공하는 마크포지드는 신규 3D 프린터 FX20와 ULTEM 9085 필라멘트 소재를 출시했다고 밝혔다.  FX20은 마크포지드가 생산한 3D 프린터 중 가장 크고 빠른 제품이다. 최대 200℃의 온도를 유지할 수 있는 가열식 빌드 챔버를 갖추고 최대 525mm×400mm×400mm 크기의 프린트가 가능하며, 스마트한 기능과 함께 출력 속도 및 처리량을 높여 거대한 부품도 빠르게 생산할 수 있도록 했다. 또한, 정밀한 센서를 기반으로 필요 시점에 한 번의 클릭만으로 부품을 제작할 수 있다. 마크포지드는 "기존 복합 소재 프린터보다 최대 8배 빠르며, 마크포지드 X7 프린터보다 5배 더 큰 파트를 프린트할 수 있다"고 설명했다.     ULTEM 9085 필라멘트는 내화성, 고성능, 열가소성 소재이며, 마크포지드의 독점 기술인 연속 섬유 강화를 결합하여 우주항공, 국방, 자동차, 석유 및 가스와 같은 까다로운 산업 분야의 고강도, 고내열성, 고성능 등의 요구 조건들을 충족시키는 파트를 제작할 수 있다. 마크포지드는 "ULTEM 9085 필라멘트와 FX20 3D 프린터의 연속 섬유 강화 기술을 결합하면 필요한 시기에 빠르게 정확하고 튼튼한 파트 제작이 가능하며, 전체 제조 공정을 효율적으로 바꿀 수 있다"고 밝혔다. 마크포지드의 샤이테럼(Shai Terem) CEO는 “FX20과 연속 섬유 강화 기능이 결합된 ULTEM 9085 필라멘트 출시를 통해 복합 소재파트를 보다 견고하게 생산할 수 있으므로 크고 튼튼한 기능성 부품 제작이 가능하며, 이는 제조 산업뿐만 아니라 항공 산업에서도 사용하기 적합하다”고 말했다. 조윤태 마크포지드 한국 지사장은 “FX20는 디지털 포지 플랫폼과 연속 섬유 강화(CFR) 기술을 가장 까다로운 산업 분야인 우주항공, 자동차, 방위 산업 등에 적용할 수 있도록 설계되었으며 기존 적층 제조 기술의 한계를 극복할 수 있는 복합 소재 3D 프린터이다. 마크포지드는 FX20을 통해서 3D 프린팅 기술을 다양한 산업 분야에서 활용할 수 있도록 적극 지원하여 제조 방식의 혁신화에 앞장설 것”이라고 전했다. 마크포지드는 2022년 하반기부터 FX20과 ULTEM 9085 필라멘트가 전세계에 공급될 것이라고 밝혔다. 국내에서는 마크포지드 공식 파트너를 통해 사전 구매 예약이 가능하다. 한편, 마크포지드는 지난 11월 16일부터 19일까지 독일에서 개최된 폼넥스트(FormNext 2021) 행사에서 FX20을 최초로 선보였다.