▲ 3D시스템즈가 ‘폼넥스트(Formnext) 2023’에 대규모 부스를 마련했다.

적층제조(3D프린팅)가 최종 제품의 품질 향상을 위한 맞춤형 부품 양산 솔루션으로 발전을 거듭하고 있는 가운데 세계적인 적층제조 솔루션 기업 3D시스템즈가 항공우주,자동차, 반도체, 쥬얼리 등 다양한 산업에 실제 적용사례와 양산성을 갖춘 새로운 장비 및 소프트웨어를 대거 선보였다.

3D시스템즈는 지난 11월7일부터 나흘간 독일 프랑크푸르트 메세에서 열린 ‘폼넥스트(Formnext) 2023’에 대규모 부스를 마련했다.

부스에는 3D시스템즈와 협업을 통해 3D프린팅 부품을 생산해 적용 중인 프랑스 르노 자동차의 BWT의 알핀(Apine) F1팀이 실제 레이싱카를 전시했으며, 신제품으로 △속도와 출력 크기를 향상시킨 3D프린터 ‘PSLA 270’(SLA+DLP 방식 프린터) △사무실에서 안전하게 사용이 가능한 선택적 소결 방식 플라스틱 3D프린터 ‘SLS 300’ △정밀 귀금속 주조용 왁스 3D프린터 ‘MJP 300W’ △3개의 레이저가 장착돼 속도가 향상된 PBF 방식 금속 3D프린터 ‘DMP Flex 350 Triple’ 등이 소개됐다.

▲ 알핀(Apine) F1팀의 실제 레이싱카가 전시됐다. 3D시스템즈는 플랩 제어 부품(빨간 원)을 3D프린팅으로 개선했다.

빠른 속도로 극한 환경에서 경쟁하는 F1 대회 특성 상 자동차 속도 향상을 위한 디자인 개선 및 경량화와 함께 운전자의 안전을 보장하는 부품 제작이 필수다. 3D시스템즈는 알핀(Apine) F1팀의 레이싱 머신 개선을 위해 추월을 돕고 휠투휠 경주의 가능성을 높이는 드래그 감소 시스템(DRS)에 적용되는 플랩 제어 부품을 10년간 3D프린팅으로 개선하면서 속도 향상 효과를 거뒀다.

또한 안정성과 정밀도가 뛰어난 SLA 3D프린터를 활용해 공기 흐름을 원하는 형태로 조절하는 데 사용되는 덕트를 제작했다. 소재는 유연하면서 내구성이 뛰어난 PA(Polyamide)를 사용함으로써 정밀한 공기 흐름을 제어하면서도 극한의 주행 조건에서도 탁월한 성능을 발휘할 수 있게 됐다. 이밖에도 차량이 전복될 때 운전자의 머리가 압박되는 것을 방지하는 롤 후프(Roll Hoop) 부품을 SLA의 QuickCast 기술을 활용해 내부에 중공 형태의 패턴을 프린팅해 최종적으로 티타늄으로 제작하면서 경량화와 내구성을 동시에 확보했다.

▲ ‘PSLA 270’ 3D프린터로 제작한 샘플들.

3D시스템즈는 세계 적층제조 트렌드인 양산에 초점을 맞춰 신제품 라인업을 강화했다. SLA 프린터의 미래 기술로 이번에 처음 소개된 ‘PSLA 270’ 3D프린터는 정밀도가 높은 대형 부품 제작이 가능한 SLA의 장점과 빠른 제작이 가능한 DLP의 장점이 발휘되도록 설계됐다. 3D시스템즈의 Figure 4와 유사한 다양한 소재를 제공하며 기존 SLA 3D프린터 대비 4~5배 빠른 출력 속도를 자랑하는 PSLA 270는 2024년 출시될 예정이다.

‘SLS 300’은 사무실과 같이 한정된 공간에서도 최대 300x300x300mm에 달하는 크기의 부품을 생산할 수 있도록 개발된 제품이다. 특히 분말을 사용하면서 발생하는 불편함을 해결하고자 분말 주입 및 그 후처리 단계에서 날림 현상을 최소화하도록 특별히 디자인됐다. 또한 소재 재활용 장비와 함께 고압의 물을 순환하여 사용함으로써 소모품을 거의 사용하지 않는 후처리 장비도 제공된다. 소재는 현재 검은색과 흰색의 PA11 소재를 지원하고 있으며 추후 PA12 등 다양한 소재로 확대한다는 계획이다.

▲ MJP 300W 3D프린터로 제작한 귀금속 캐스팅 제품

‘MJP 300W’은 귀금속(쥬얼리) 캐스팅 제품 제작을 위한 왁스 3D프린터로 고급 귀금속 제작을 위한 고해상도(QHD) 모드와 빠른 적층이 가능한 UHD 모드 등 사용 목적에 따라 네가지 모드를 선택할 수 있는 것이 특징이다.

‘DMP Flex 350 Triple’은 기존 싱글 또는 듀얼 레이저를 사용하던 DMP Flex 350 금속 3D프린터에 3개의 레이저를 장착한 혁신적인 제품이다. 레이저수의 증가로 출력 속도가 빨라졌으며 두개의 레이저가 접합부에서 만들어지는 심라인을 중앙의 레이저가 제거함으로써 매끈한 출력물을 얻을 수 있다. 또한 무거운 도어는 버튼을 통해 자동으로 잠기도록 설계돼 사용자의 편의성을 높였으며 금속 3D프린팅 전용 3DXpert 소프트웨어를 활용해 ‘NoSupports™’기술로 서포트가 없거나 최소한으로 적용해 부품을 제작할 수 있는 것이 특징이다.

▲ 3D시스템즈 관계자가 3개의 레이저가 장착된 신제품 금속 3D프린터 ‘DMP Flex 350 Triple’을 소개하고 있다.

이밖에도 3D시스템즈는 자사의 금속 3D프린팅 솔루션으로 제작한 추진기, 열교환기, 웨이퍼 테이블, 샤워 헤드 등 다양한 샘플을 대거 전시하면서 고객들에게 3D프린팅 기술을 다양한 분야에 적용할 수 있는 인사이트를 제공했다. 이중 500mm에 달하는 대형 부품을 제작할 수 있는 금속 3D프린터 ‘DMP Factory 500’으로 제작된 샤워 헤드는 반도체 증착 장비 내에서 균일한 소재 증착에 필요한 부품으로 수천개의 작은 구멍을 적층제조함으로써 기존 대비 생산시간을 75% 줄이고 품질도 높인 대표적인 사례다.

3D시스템즈 관계자는 “이번 전시회에 3D시스템즈를 포함한 적층제조 관련 기업들이 더 빠르고 더 크며 더 생산적인 제품을 선보이면서 적층제조가 양산 제조 핵심 기술로 점차 발전하고 있으며 미래 제조 산업의 중요한 기술로 자리매김하고 있음을 알 수 있다”며 “특히 많은 한국 고객들이 방문해 제조강국인 한국에서 3D프린팅에 대한 관심이 매우 높음을 다시 한번 확인할 수 있었다”고 밝혔다.

▲ 500mm에 달하는 대형 부품을 제작할 수 있는 금속 3D프린터 ‘DMP Factory 500’으로 제작된 샤워 헤드

▲ 구리 소재를 적층해 제작한 열교환기 부품