▲ 에이엠솔루션즈의 LW-DED 시스템으로 제작된 발사체 고압탱크(티타늄 소재)가 전시됐다.

적층제조(3D프린팅) 설계·공정·시스템 통합솔루션 기업 에이엠솔루션즈(대표 김대중)가 우주항공, 방산, 조선 등 산업을 중심으로 늘어나고 있는 고부가 대형 및 복잡한 형상 부품 제작 수요 확대에 발맞춰 LW-DED(레이저 와이어 직접 에너지 적층) 방식 금속 3D프린팅 솔루션을 국내에 본격 공급한다.

에이엠솔루션즈는 지난 23일부터 25일까지 창원컨벤션센터(CECO)에서 개최된 ‘제1회 국제우주항공기술대전(AEROTEC 2024)’에 대규모 부스를 마련하고 이동형 LW-DED 시스템과 자사의 LW-DED 시스템으로 제작한 △발사체 고압탱크 △로켓 노즐 △Volute Casing(와류실) 등을 실물 전시했다.

금속 와이어나 분말을 녹여 적층하는 DED 방식 3D프린팅 기술은 레이저 가공 및 용접 접합 기술에 가까운 것으로 손상부품 보수, 표면 기능 강화 코팅 등에 적용이 활발하다. 금속 와이어를 사용하는 LW-DED 방식은 일반 용접 소재를 사용할 수 있고 소재를 99% 이상 사용할 수 있으며 작업 표면 마감도와 치수 정확도가 우수해 필요 후공정이 상대적으로 줄어들어 생산성이 매우 우수한 특징이 있다.

LW-DED 헤드를 로봇팔(Robot arm)과 결합하면 팔의 길이에 따라 미터(m)급 이상 원하는 크기의 부품을 유연하게 생산할 수 있으며 무인 자동화가 가능하기 때문에 다품종 소량 대형부품 생산·보수가 필요한 항공우주, 방산, 조선, 중공업, 자동차 등에서 수요가 늘고 있다.

그러나 LW-DED 기술은 국내외 시장에서 초기 단계로 장비, 소프트웨어, 모니터링 등 기술이 수반돼야 하기 때문에 어려운 기술이기도 하다. 에이엠솔루션즈는 국내 우수 연구 기관, 기업 과의 기술 협력 및 실증을 통해 LW-DED 설계·공정·소프트웨어 등 통합솔루션을 제공하는 기업으로 성장했다.

대표적인 협업 사례로 에이엠솔루션즈와 한국생산기술연구원 시흥 3D프린팅제조혁신센터는 로봇팔 기반의 LW-DED 3D프린팅 장비를 활용해 티타늄 소재로 직경 650mm의 발사체 고압탱크 시제품을 성공적으로 제작했다. 내부식성이 뛰어나고 중량 대비 강도가 높아 항공우주 소재에 많이 활용되는 티타늄 합금은 가공성이 매우 떨어지는데 LW-DED 공정 적용으로 기존 제조공정 대비 납기 단축 80%, 비용 절감 50% 이상의 효과를 거뒀다.

에이엠솔루션즈는 단순히 장비 판매가 아닌 LW-DED 헤드를 기반으로 로봇팔, 와이어 송급기, 적층경로생성 SW 등을 기술적으로 통합해 고객사의 자율제조를 지원하는 것을 목적으로 사업을 확대하고 있다.

회사의 LW-DED 시스템은 산업용 6축 로봇팔을 기반으로 금속 와이어나 분말을 레이저로 녹이는 핵심 부품인 헤드(Head)를 교체해 고정밀·고출력·이종소재 등 고객사가 요구하는 공정에 맞게 즉각 대응할 수 있는 것이 특징이다.

정밀하고 복잡한 형상이 필요한 부품에는 정밀 적층형 헤드를, 대형 부품을 빠르게 제작할 때는 고속 적층형 헤드를 사용하는 것이다. 또한 LW-DED 시스템을 모듈화함으로써 고객사의 작업 환경과 생산 물량에 맞춰 △설치형 △이동형 △로봇 자동화 공정 연동형 등으로 다양하게 공급할 수 있다.

내년부터는 국내 모 우주항공 대기업에 LW-DED를 구축하고 장비 실증 및 제작 부품 검증에 나설 계획이다. 또한 지속적인 정부 R&D 과제 수행을 통해 제조 혁신이 필요한 산업군을 탐색하고, 금속 적층제조의 적용 가능성을 확장할 전망이다.

김대중 에이엠솔루션즈 대표는 “우리의 로봇과 DED 기술을 결합한 LW-DED 시스템은 적층제조 발전의 ‘보틀넥’이었던 생산성 문제를 해결하면서 미래 제조업 트렌드인 자율제조를 구현할 수 있는 핵심 기술”이라며 “고객이 보다 빠르고 경제적이면서 우수한 품질의 제품을 생산할 수 있도록 관련 산업계와의 협업을 통해 시스템을 업그레이드 하는데 적극 노력하겠다”고 밝혔다.

▲ 에이엠솔루션즈가 LW-DED 시스템으로 제작한 로켓노즐. 금속 와이어, 분말 등 다양한 소재로 제작하여, 관련 산업 분야에서의 가능성을 보여준 것이 인상적이다.

▲ 제1회 국제우주항공기술대전(AEROTEC 2024)’에 마련된 에이엠솔루션즈 부스에 많은 관계자들이 관심을 나타냈다.