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현대車, 3D프린팅 소재·장비 개발로 부품양산 대비한다 - 인젝션 몰드 코어 제작 위한 폴리머·세라믹 융합 ‘지오폴리머’ 개발 - 지오폴리머 맞춤 3D프린터 개발, 금속 대응 위한 바인더 젯 개발 목표
  • 기사등록 2018-10-18 17:56:31
  • 수정 2018-10-19 17:41:29
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▲ 조신후 현대차 책임연구원이 회사가 추진 중인 3D프린팅 소재 및 장비 개발에 대해 소개하고 있다.


로컬모터스가 3D프린팅으로 제작한 전기차를 판매하고 BMW가 부품양산을 위해 3D프린팅 업체와 협력에 나서는 등 자동차 업계에서 3D프린팅이 시제품 제작을 넘어 양산공정 기술로 자리매김하고 있는 가운데 현대자동차도 소재와 장비 개발을 통해 적층제조시대를 준비하고 있는 것으로 나타났다.

지난 16일부터 18일까지 창원컨벤션센터(CECO)에서 세계적인 3D프린팅·적층제조(AM) 전시회 및 컨퍼런스 ‘TCT 코리아(Korea) 2018’가 개최됐다. 10월16일과 17일 양일간 창원컨벤션센터 컨벤션홀에서는 적층제조기술의 미래와 제조업 적용 확대를 논의하는 국제 컨퍼런스가 열렸다.


16일 열린 컨퍼런스에서 조신후 현대자동차 신소재연구팀 책임연구원은 ‘자동차업계에서의 3D프린팅 활용방안’이라는 주제발표를 통해 현대차 연구소에서 1년 반 동안 진행된 3D프린팅 기술개발 과정과 방향을 소개했다.


일찍부터 자동차업계에서는 지그, 컨셉카 제작을 위한 시제품 제작 생산을 위해 3D프린팅을 활용해 왔으나 아직까지도 부품양산에 적용하는 단계에는 도달하지 못했다. 그러나 자동차 개발주기가 갈수록 빨라지고 단종 부품 생산 및 관리 등이 필요해지면서 자동차 기업들들은 다양한 디자인의 부품을 빠르고 저렴하게 생산할 수 있는 3D프린팅을 양산부품 생산공정에 도입하는 것을 목표로 하고 있다.


이의 일환으로 현대차는 자동차 부품 양산 전 조립이나 특성을 보기 위한 인젝션 몰드를 제작하는 것을 시작으로 3D프린팅 소재와 장비 개발을 추진 중이다. 몰드 코어는 3D프린팅을 통해 폴리머 소재로 출력하고 나머지는 금속으로 제작했다. 이를 통해 몰드 제작비용을 기존보다 절감할 수 있고 시간도 크게 단축할 수 있게 됐다.


그러나 문제는 사출성형 과정에서 발생하는 열로 인해 폴리머 부분이 팽창 수축에 의해 크랙이 발생한다는 점이다. 이를 해결하기 위해 조신후 책임연구원은 폴리머와 세라믹 소재를 융합한 ‘지오폴리머’를 개발했다.


지오폴리머는 열팽창 수축이 적고 내부식성이 강한데다 액체기반 슬러리 형태이기 때문에 어떤 형태든지 적층이 가능하다는 장점이 있다. 그러나 시멘트 처럼 시간이 지나면 굳기 때문에 기존 장비로는 적층이 어려워 연구팀은 지오폴리머 전용 3D프린터인 ‘DIW’도 함께 개발했다. 이 장비는 치약을 짜는 방식과 유사한데 적층 크기는 300x300x500mm다.


조신후 책임연구원은 “현재 300층 정도 적층이 가능한 수준에 올라왔으며 향후 금속 재질로 출력을 하기 위해 바인더 젯 방식의 장비를 개발하는 것이 목표”라고 밝혔다.


이밖에도 현대차는 자극을 주면 기능을 발휘하는 4D프린팅 개발도 고려하고 있다. 일례로 자동차 핸들을 4D프린팅으로 제작함으로써 개개인마다 다른 손에 맞도록 핸들 크기가 변하는 것도 가능할 것이라는 설명이다. 자동차 트렌드가 갈수록 감성소재를 중요시하고 있는 만큼 4D프린팅의 역할도 증대될 전망이다.


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