세계적인 적층제조 솔루션 기업 3D시스템즈(3D SYSTEMS)가 미 해군과 함께 유지보수부품을 금속 적층제조기술로 제작하는 프로젝트를 추진한다.

3D시스템즈는 미 해군과 최근 군수방위 부품의 내부식성 향상을 위한 적층제조 공정기술 개발 계약을 체결했다고 밝혔다.

이번 프로젝트는 국가 적층제조 혁신 연구소와 국방부가 진행했으며 3D시스템즈가 최종 계약자로 선정됐다. 미군은 3D시스템즈가 부식 관련 데이터 분석, 니켈 합금 적층제조 공정기술, 적층제조과정에서의 산소 포화도 최소화 기술, 적층제조 부품 품질관리 기술 등을 기반으로 우수 부품을 적층제조할 수 있는 능력을 높게 인정했다는 후문이다.

물류관리연구소(LMI)의 2018년 연구보고서에 따르면 미 해군에서는 해수환경의 영향으로 연간 85억달러 이상의 부식 관련 비용이 발생하고 있는데, 이는 총 유지 보수비용의 20%가 넘는 수준이다. 고가의 열처리 및 절삭 가공의 과정을 요하는 기존의 제조공정에서는 금속에 응력을 가해 물성을 약화시키기 때문에 부식이 가속화되는 단점이 있다.

이에 3D시스템즈는 이번 프로젝트를 통해 적층제조기술로 내구성 및 내부식성이 탁월한 부품을 생산하고 해수환경에서 부품 내부식성 향상을 위한 후처리 기법을 추가적으로 연구할 계획이다. 또한 부식 데이터 분석 작업을 통해 관찰된 부식증상들을 해결하기 위해 금속 3D프린팅 장비 운영의 공정 변수와 적층 제조 전문 소프트웨어 운영 최적화 과정을 검증해 나갈 예정이다.

3D시스템즈 우주항공 및 군수방위 엔지니어링 전문가인 Jared Bllecher 박사는 “최적의 내부식성 부품을 설계 및 적층제조하고, 부품의 부식률을 정량화해서 품질 검수 및 해당 부품의 교체 주기를 결정할 수 있는 가이드가 마련될 것”이라며 “또한 적층제조부품에 대한 열처리 공정 개발을 통해 니켈 초합금 부품의 물성을 향상시킴으로써 내부식성을 강화해 제작 비용, 유지보수 비용, 부품교체 비용 등 전체 비용을 절감시킬 것”이라고 밝혔다.

이번 프로젝트에는 3D시스템즈를 포함해 뉴포트 뉴스 조선(Newport News shipbuilding), 노스롭그루먼 이노베이션 시스템(Northrop Grumman Innovation Systems) 등이 참여하며, 니켈 합금 부식을 식별할 수 있는 가이드 라인 공동개발을 위해 4종의 상이 표면 처리 부품 및 4종의 상이 열처리 공정을 적용한 부품으로 240종의 부식 테스트를 진행할 계획이다. 뉴포트 뉴스 조선은 금속 적층제조 기술을 활용해 해군 전투함을 제작하기 위해 3D시스템즈의 DMP 금속 3D프린터를 설치한 바 있다.

한편 그간 3D시스템즈는 항공기 부품에서 잠수정 부품에 이르는 적층제조 부품을 개발 공급하면서 십 수 년 동안 미 국방부에 적층제조 전문성 제공에 기여해 왔다. 또한 3D 시스템즈의 적층제조기술은 우주항공산업분야에서 광범위하게 사용되고 있다.