▲ 프리미엄 에어로텍에 설치된 적층제조 양산시스템.(왼쪽부터 오른쪽으로)와이어컷 장비, 산업용 로봇 제조업체 KUKA의 로봇, 3D 광학측정기, 3D 프린팅 셋업 스테이션, 3D 프린팅 언패킹 스테이션, 자율 이동장치(빨간 물체), EOS M 400-4 프린터, 3D 프린팅용 분말 공급기 등이 설치됐다.

세계적인 3D프린팅 솔루션 기업 EOS가 항공, 자동차 등 수요기업과 함께 차세대 적층제조(AM) 양산 시스템 구축을 완료하고 실제 부품 생산에 본격 나선다.

EOS는 독일 북부 파렐시에 위치한 항공기 구조물 공급업체인 프리미엄 에어로텍(Premium AEROTEC)에서 AM으로 산업용 부품을 시험생산하는 시설이 처음으로 가동에 들어갔다고 지난 20일 밝혔다.

이 시설에는 레이저 4개가 장착돼 대형 금속부품을 빠르게 제조할 수 있는 ‘EOS M 400-4’ 3D프린터가 설치됐으며, 분말 공급 및 배출, 새로운 빌딩 작업을 위한 시스템 세팅, 부품 제작 후 다른 시스템으로 이송 등이 모두 자동화 됐다. 이후 부품이 적층된 빌드 플랫폼(build platform)을 열처리로에 옮기고 품질검사를 위한 3차원 광학측정기로 이송한 후 최종적으로 빌드 플랫폼을 와이어 절단 장치로 옮기는 것까지 로봇이 자동으로 수행한다.

이번 AM 생산은 EOS, 프리미엄 에어로텍, 다임러그룹 등 3개 업체가 합작한 독일의 ‘NextGenAM 프로젝트’의 일환으로 이들 기업들은 지난해 5월부터 산업용 3D프린팅 기반 차세대 양산 시스템 구축을 추진 중이다.

AM을 통한 제품 생산은 3D프린팅 기술 발전과 함께 새로운 제조 양산 공정으로 각광받고 있으며, 이에 프리미엄 에어로텍, 메르세데스-벤츠가 속한 다임러그룹은 자동차나 항공기 부품을 AM으로 연속 생산하기 위해 이번 프로젝트에 참여했다.

NextGenAM 프로젝트의 목표는 자동차와 비행기에 들어가는 알루미늄 부품을 제조할 수 있도록 완전한 형태의 ‘셀(cell) 생산 시스템‘을 구축하는데 있다. 셀 생산방식은 여러 제조공정이 하나의 생산라인에서 이뤄지는 컨베이어 방식이 아니라 숙련공들이 제품 하나에 대한 전체 공정을 책임지는 제조기법이다.

이 시험생산 시설은 비행기와 자동차 부품제조를 위해 설치된 만큼 적층 제조, 후처리가공, 품질검사 등을 위한 여러 가지 장비로 구성돼 있다. 3사가 개발에 성공한 시험생산 라인은 개별적인 공정은 물론 적층제조 공정과 기존 공정이 연결되는 부분까지 전 공정을 자동화하고 통합화시킴으로써 수작업 공정을 없앴다는 점이 혁신적이다. 따라서 복잡한 부품 제조, 부품 경량화, 다품종 소량생산이 가능할 뿐 아니라 고도의 자동화로 생산비용 절감에 크게 유리하다.

프리미엄 에어로텍은 세계에서 처음으로 3D프린팅 양산으로 제조한 항공기 금속재 구조부품을 유럽 최대 항공기 제조업체인 에어버스에 공급한 바 있다. 지금까지는 AM 부품을 만드는 소재로 타이타늄 금속분말이 쓰였으나 앞으로는 이를 알루미늄 금속으로 대체할 계획이다.

토마스 엠(Thomas Ehm) 프리미엄 에어로텍 최고경영자(CEO)는 “이번 프로젝트를 통해 이미 부품 제조단가를 크게 낮추는 기술을 개발하는데 성공했다”며 “양산을 위한 3D 프린팅 생산시설의 경제성이 밝다는 점을 보여주는 것”이라고 밝혔다.

EOS 최고기술책임자(CTO)인 토비아스 아벨른(Tobias Abeln) 박사는 “자동화된 생산라인에 적층제조 공정을 결합시킴으로써 3D프린팅에 의한 양산 체제를 구축하는 길이 다양하게 열렸다는 점에서 중요한 의미가 있다”고 설명했다.

자스민 아이흘러(Jasmin Eichler) 다임러 미래기술연구소(Research Future Technologies) 소장은 “이 예비 연구개발 프로젝트를 통한 협업을 통해 우리는 금속 적층제조 연쇄공정의 생산비용 효과를 끌어올리는 노력을 하고 있고 상당한 진척을 보이고 있다”며 “이 프로젝트는 종래의 자동차 부품 제조방식과 비교해 신뢰성, 기능성, 지속성, 경제성 등에서 뒤지지 않는 적층 제조 양산 방식을 자동차 부품 양산에 적용하는 날을 앞당기는 초석이 될 것”이라고 덧붙였다.