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  • 기사등록 2020-12-07 11:33:58
  • 수정 2020-12-09 14:44:52
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▲ 삼영기계가 샌드 3D프린팅으로 제작한 직경 225mm 피스톤(右)의 윗부분을 보면 기존 목금형으로 제작한 피스톤(左)과 달리 크랙을 유발하는 핀(Fin)이 발생하지 않고 표면조도도 향상됐다.


철도·선박·내륙발전용 중속 엔진 부품 전문기업 삼영기계가 선도적으로 3D프린팅 기술을 제조공정에 도입해 뿌리산업의 스마트화 및 고도화가 가능함을 입증하며 주목받고 있다.

삼영기계 한국현 대표는 지난 1일 신라호텔에서 3D프린팅연구조합 주관으로 열린 23D프린팅 기술확산 컨퍼런스에서 ‘20203D프린팅 경진대회성과 사례로 직경 225mm급 피스톤 일체형 중자(코어)DfAM 설계를 통한 제조공정 혁신을 발표했다.


삼영기계는 이번 경진대회에 실제 독일
M가 생산하는 직경 225mm 엔진에 들어가는 피스톤을 바인더 젯팅(BJ) 방식의 샌드 3D프린팅으로 제작해 출품했다. 이 제품은 경진대회 과학기술정보통신부 장관상을 수상했다.


직경
255mm 피스톤은 내부 형상이 복잡해 사형주조 공정이 필수적이다. 기존에는 4개의 중자를 제작하고 합형 후 후처리 공정을 거쳤는데 이로 인해 많은 작업시간과 인건비가 발행함은 물론 중자 합형시 정밀성 저하 및 금형마모로 인한 품질저하 문제가 발생했다.


특히 조립면에서 제품의 크랙을 유발하는 다량의 핀
(Fin)이 발생하기 때문에 이를 제거하기 위한 그라인딩 작업이 필요한데 작업자 숙련도에 따라 제품 품질이 들쭉날쭉하고 힘든일이다 보니 인력도 구하기 어려워 외국인 노동자에 의존하고 있는 상황이다.


이에 삼영기계는
DfAM(적층제조특화설계)의 일종인 일체화 설계 기술을 개발해 중자 개수를 단 한 개로 줄이고 자사가 보유한 샌드 3D프린터로 제작했다. 중자 제작 및 합형 작업이 생략됨에 따라 분할면 핀이 없어 후처리가 간소화됐으며 형상 정밀도도 향상되는 효과를 거뒀다. 기존 대비 공정시간은 40% 줄었고 소재원가도 28% 절감했다.


삼영기계는 자사가 최근 출시한 바인더젯
(BJ) 샌드 3D프린터 ‘BR-S900’을 공정에 도입해 피스톤 일체형 중자를 양산할 계획이다. 또한 다른 엔진 피스톤, 헤드 등에 관련 기술을 적용해 주조 공정의 혁신을 추진할 예정이다. ‘BR-S900’은 한번에 3D프린팅이 가능한 빌드 사이즈는 900X520X450mm(가로x세로x높이)로 산업용에 적합하며 9시간 이내 출력이 가능할 정도로 속도가 빠르다. 또한 외산 대비 빠른 속도뿐만 아니라 높은 해상도로 정교한 형상 구현이 가능한 것이 장점이다.


한국현 삼영기계 대표는
“3D프린팅은 이미 양산 공정기술로 자리잡았으며 뿌리산업의 첨단화를 이끌 핵심기술이라며 세계 3대 피스톤 메이커인 삼영기계는 3D프린팅을 도입해 월등한 제품 경쟁력을 확보하게 됐으며 나아가 중속 엔진 핵심부품 설계 및 제조 선도기업으로 도약할 것이라고 밝혔다.


또한
제조업 첨단화는 공정혁신을 위해서도 필요하지만 작업 현장에서의 젊은 인력 수급을 위해 시급한 상황이라며 “3D프린팅은 뿌리 제조업의 첨단화와 신성장을 이끌 핵심 요소기술이기 때문에 많은 중소 제조기업들이 관심을 가져야 한다고 덧붙였다.


▲ 한국현 삼영기계 대표가 ‘직경 225mm급 피스톤 일체형 중자(코어)의 DfAM 설계를 통한 제조공정 혁신’을 발표하고 있다.



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