▲ 금속 3D프린팅으로 15인치 자동차 휠을 설계 및 제작하는 과정.

금속 3D프린팅을 통해 자동차 휠을 제작해 실제 차량에 장착한 사례가 국내에서 처음으로 나왔다. 애프터 마켓을 시작으로 자동차 부품에 금속 3D프린팅이 확산될 계기를 만들 것으로 기대되고 있다.

울산에 위치한 전문 설계회사인 한국쓰리디프린팅연구소는(대표 조완제)는 한국적층사용자협회(KAMUG, 회장 주승환)과 설계 및 개발을 통해 금속 3D프린팅으로 15인치 휠을 제작하는데 성공했다. 제작된 자동차 휠은 지난 4일부터 6일까지 3일간 울산대에서 열린 ‘3D프린팅 코리아(KOREA) 2019 in 울산’ 행사에 실물 전시됐다.

자동차 휠은 연비는 물론 주행 성능 및 제동 기능, 연비 등 여러 기능에 영향을 크게 미치는 부품이다. 특히 연비 규제강화로 인해 자동차 경량화가 시급한 상황에서 휠의 무게를 1kg 줄일 경우 자동차가 달릴 때 4개의 휠에서 얻는 무게감소 효과는 최소 160~180kg에 이르기 때문에 알루미늄 보다 더 가벼운 마그네슘 휠까지 나왔다.

또한 자동차 휠은 외관에서 차지하는 부분이 크고 교체가 쉬우면서 승차감 등에 영향을 미치기 때문에 고급차나 슈퍼카를 중심으로 많은 차 매니아들이 애프터 마켓을 통해 자기만의 개성을 나타낼 수 있도록 휠의 교체를 선호하고 있다.

이에 한국쓰리디프린팅연구소는 개인 맞춤과 경량화를 동시에 실현할 수 있는 금속 3D프린팅을 통한 자동차 휠 제작에 대한 연구에 나서게 됐다.

연구소는 KAMUG와 DfAM(적층제조특화설계)를 통해 휠을 설계하고 금속 3D프린팅 출력서비스 기업 메탈3D가 보유한 윈포시스의 PBF 방식 금속 3D프린터 ‘MetalSys 250’로 SUS 316L 소재의 15인치 휠을 제작하는데 성공했다. 연구소와 협회는 실제 자동차 휠을 만들기 전에 RC CAR 휠에서부터 8인치 전동 퀵보드 휠을 제작하고 실험하는 등 안전에 만전을 기했다.

그 결과 기존 10단계 공정으로 이루어지는 제작공정을 4~5단계로 줄여서 시간을 단축했고 기존 생산방식으로는 구현하지 못했던 획기적인 형태의 디자인과 경량화에 성공했다.

제작된 휠은 현대자동차의 아반떼에 장착돼 실제 운행이 진행됐으며 연구소는 벤츠 S 시리즈용 휠을 18인티, 19인치 등 다양한 크기로 제작하고 향후 고급차 휠 애프터 마켓에 진출 할 예정이다.

주승환 KAMUG 협회장은 “자동차 휠을 금속 3D프린팅으로 만들어 장착한 것은 전세계적으로, 미국 GE가 고급 휠 전문업체와 협력한 것이 최초이고 국내에서는 이번에 최초”라며 “이는 자동차 부품 시장에 3D프린팅 적용이 가능하다는 사례를 보여준 것이며 제조업과의 연계 확대를 통한 적층제조 스타트업이 활성화 되길 기대한다”고 밝혔다.

한편 한국쓰리디프린팅연구소는 의료전문 연구원 등 다수의 설계 전문연구원으로 구성돼 있으며 현재 진행 중인 의료 임플란트 연구 및 설계제작 경험을 기반으로 내년 상반기에는 의료시장에 본격 진출한다는 계획이다.

▲ 금속 3D프린팅으로 제작된 휠은 현대자동차 아반떼에 실제 장착돼 테스트를 거쳤다.