[포커스] 3D시스템즈, 제조산업을 위한 3D 프린팅 비전과 기술 소개

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