▲ 메탈쓰리디가 개발한 후공정 자동로봇시스템

금속 적층제조(AM) 부품 제조 및 장비 공급기업 메탈쓰리디㈜(메탈3D, 대표 여환철)가 금속 3D프린팅 부품 양산에 필요한 후공정 자동로봇시스템을 자체 개발하는데 성공했다.

메탈쓰리디의 자동로봇시스템은 금속분말 산화 방지 및 습도제어를 위해 불활성 가스 환경에서 로봇으로 금속 분말 제거, 시빙(체질) 작업 등을 원스톱으로 진행할 수 있도록 설계됐다. 분말 재활용 공정을 자동화해 작업시간을 단축시키면서 재활용률도 높여 경제성을 확보한 것이다. 이러한 시스템은 독일 일부 업체에서 개발이 돼 지멘스 공장 등에서 사용이 되고 있으며, 국산화한 것은 이번이 처음이다.

장비는 △플레이트 분말 제거를 위한 자동화 로봇 △시빙기 △후처리 챔버 등으로 구성됐으며 모든 공정이 산소가 없는 불활성 상태에서 진행이 된다. 시스템내에 질소 가스가 투입돼 산소농도 0.1% 이하 환경을 맞춘 후 적층된 출력물을 자동화 2축 로봇에 장착하면 움직임과 진동으로 적층 후 남은 분말을 빠르게 털어낸다. 기존에는 작업자가 고무망치로 일일이 털어냈기 때문에 완전한 분말제거가 힘들고 시간도 오래 걸렸다.

이후 내부에 설치된 시빙기를 통해 분말 재활용 작업이 진행된다. 산소에 의한 부식 방지는 물론 작업자의 분말 흡입 및 분말 폭발의 위험도 제거하는 효과가 있다. 작업자는 챔버 외부와 연결된 글로브를 통해 압축공기 또는 불활성가스로 추가 후처리 작업을 마무리할 수 있다.자동로봇시스템을 통해 15~45㎛ 크기의 금속 분말을 80% 정도 회수할 수 있는 것으로 나타났다.

메탈쓰리디는 시스템을 설치해 사용 중이며 필요로 하는 업체에게 맞춤형으로 제작해 공급할 계획이다. 특히 날로 수요가 늘고 있는 500mm 이상 대형 3D프린터의 경우 사람이 직접 작업하기 힘든데다 경제성 확보를 위한 공정시간 단축 및 분말 재활용률 향상과 안전성 강화가 요구되고 있어 메탈쓰리디의 자동로봇시스템이 주목받을 것으로 기대되고 있다.

주승환 메탈쓰리디 CTO는 “금속 적층제조 양산에서 앞서고 있는 해외에서는 품질과 직결되는 후공정을 더욱 편리하고 정밀하게 할 수 있도록 연구개발이 활발히 진행되고 있으며 관련 제품이 판매 중”이라며 “이번 국산화를 통해 보다 장비가격을 낮출 수 있게 됐으며 메탈쓰리디는 양산 공정에 필수적인 품질, 효율성, 가격, 안전 등 경쟁력 향상을 위한 제품과 서비스 개발에 더욱 매진할 계획”이라고 밝혔다.

▲ 2축 로봇으로 플레이트에 남은 금속 분말을 털어내고 있다.