활용사례[SLM 3D프린터 활용사례] 캐딜락 엘도라도 컨트롤 박스 커버 제작


전통적인 CNC 기계 경험을 바탕으로 첨단 기술의 최신 솔루션을 향한 도전


독일의 Rolf Lenk Werkzeug- und Maschinenbau GmbH(이하 Lenk)는 1949년에 설립되어 오랜 전통적인 CNC 기계 프로세스의 경험을 가지고 있는 다양한 산업군의 중소기업을 고객으로 하는 공구, 기계 및 부품 전문 제조업체입니다. 

높은 품질과 정확성으로 Lenk는 업계에서 명성을 떨치고 많은 우량 산업군의 유명한 공급 업체로 성장하게 되었습니다. Lenk는 오랜 CNC 기계 프로세스의 경험을 가지고 첨단 기술인 3D프린팅(적층제조) 기술로 확장하여 최신 솔루션을 향해 도전장을 내밀었습니다. 

마침내, 2013년에 업계 최고의 기술력을 가진 금속 3D프린터 공급사 독일 SLM Solutions 장비(SLM®280)를 도입하여 새로운 생산 기술을 시도, 프로토 타입 및 부품의 소형 시리즈 생산을 통해 기존보다 더욱 다양한 산업군의 고객을 확보하고 있습니다.


1967 Cadillac Eldorado 모델


3D프린팅 기술 도입 이후, Lenk는 SLM Solutions 장비를 이용하여 캐딜락 엘도라도(Cadillac Eldorado) 1967년도 모델의 컨트롤 박스 커버를 제작하기 위한 프로젝트를 진행하였습니다. 

이 컨트롤 박스 커버 구형 부품은 설계도가 존재하지 않아 대체 가능한 동일한 부품을 새로이 설계하여 제작하는 것은 매우 까다로운 작업이었습니다. 소량의 컨트롤 박스 커버를 절삭 제조 방식으로 제작하기에는 상당한 비용이 들기 때문에 비용 대비 효율성이 낮아 제작하기 쉽지가 않았답니다. 

대신 Lenk는 SLM Solutions의 금속 3D프린터(SLM®280)를 이용하여 절삭 제조 방식을 대체하기로 결정하였습니다. 소량 생산을 빠르고 경제적으로 제작할 수 있는 최신 금속 3D프린팅 기술을 통해 캐딜락을 다시 부활시킬 수 있었습니다!  




SLM을 통한 혁신 (기존 공구 및 기계 제조에서 첨단 생산에 이르는 길) 


Lenk에서 사용 중인 SLM 280 장비와 SLM 500장비



사실, Lenk사와 SLM Solutions사의 첫 만남은 2013년 훨씬 이전인 2006년에 시작되었습니다. 2006년 당시, SLM Solutions사는 새롭게 출시할 금속 3D프린터 ‘SLM250’의 내부에 장착할 새로운 빌드 챔버의 시제품(프로토타입)을 제작하기 위한 전문 기계 공구 제작사(툴링) 업체를 찾고 있었고 SLM Solutions사의 공장 매니저인 W. Glahner는 업계에서 명성을 떨치고 있는 기계 공구 제작사 Lenk를 이 프로젝트를 위한 최종 선정하게 되었습니다.


선정된 이 툴링 전문 업체는 단일 금속 블록 하나를 가지고 매우 정교하고 높은 정확도로 깎아내어 SLM250장비를 위한 빌드 챔버를 제작할 수 있었습니다. SLM Solutions사는 Lenk의 놀라운 제작 실력에 크게 감탄하지 않을 수 없었는데요, 새롭게 제작된 빌드 챔버는 치수 정밀도가 너무 우수하여 SLM250 내부에 정교하게 장착될 수 있었습니다. 다시 말하자면, 너무 정밀하게 제작되어 다시 수치를 변경하고 재설계를 할 필요없이 한 번에 완성될 수 있었습니다. SLM250의 훌륭한 빌드 챔버 제작 사례 이후부터 두 회사는 지속적인 파트너십을 맺을 수 있게 되었답니다.




3D프린팅을 통한 새로운 사업 아이디어


Lenk는 이번 캐딜락 엘도라도 컨트롤 박스 커버 제작 사례와 같이 설계도면이 없는 경우를 대비하여 자체적인 솔루션을 개발하였는데요. 먼저, 손상된 구형 부품을 3D 스캐너를 이용하여 완벽하게 스캔을 한 다음, 스캔된 데이터를 CAD 데이터로 역설계하면서 본래의 손상되지 않았던 CAD 데이터로 재설계합니다. 캐딜락 엘도라도 컨트롤 박스 커버 제작의 경우에는 스캐너를 통한 스캔과 본래 형태로의 복원을 위한 역설계 작업 준비에 총 21시간이 소요되었습니다. 재설계 과정을 마친 후 최종 CAD 데이터를 금속 3D프린터에서 출력이 가능하도록 STL 데이터로 변환해 줍니다. 


다음 단계는 SLM Solutions SLM®280 3D프린터를 통해 출력을 진행하는 것입니다. 컨트롤 박스 커버는 SLM®280 장비Twin 레이저AlSi10Mg 재료로 총 42시간 만에 출력되어 2.32KG의 부품으로 재탄생하였습니다. 마지막으로 서포트를 제거하고 표면을 다듬는 후처리 작업이 추가적으로 13시간이 소요되었습니다. 


3D스캐닝부터 역설계 및 3D프린팅까지 첫 번째 컨트롤 박스 커버 부품을 만드는 데 총 75시간이라는 시간이 소요되었습니다. 이후부터는 동일한 부품을 만드는 데에는 3D 스캐닝 작업 시간과 역설계 작업 시간이 빠져 55시간으로 줄어들게 되었습니다.


3D 스캐닝 & 역설계 작업 


이번 캐딜락 컨트롤 박스 커버 제작 사례는 단지 클래식 차 산업에만 연관되어 있다고 볼 수만은 없습니다. 많은 산업 분야에서도 부속 부품(스페어 파트)를 더 이상 구할 수 없고 도면이 없는 구형 부품을 필요로 하는 비슷한 문제를 가지고 있기 때문입니다. SLM Solutions 금속 3D프린터와 Lenk의 자체적인 솔루션이 만나 제작된 캐딜락 컨트롤 커버 프로젝트를 통해 앞으로 다양한 산업군의 고객이 필요로 하는 부속 부품을 제작할 수 있는 길이 열리게 되었습니다.  

3d printed Cadillac Eldorado control box cover


기존의 CNC 기계를 사용하는 공구(툴링) 제조업체에서 3D프린팅이라는 새로운 기술을 도입하는 일은 쉽지 않은 결정이었을 것입니다. 그러나, Lenk는 오히려 기존의 CNC 기계 프로세스를 유지하면서 혁신적인 프로세스를 추가적으로 도입하여 적극적으로 3D프린팅 기술을 활용함으로써 새로운 제품 개발과 더불어 새로운 고객 세분화를 통해 고객의 요구와 기대를 더 만족시킬 수 있는 기회를 얻게 되었습니다. 

실제로, Lenk의 상무이사인 Gregor Sodeikat은 최신 금속가공 기술로서의 SLM 3D프린팅 기술을 받아들여 유리한 조건으로 많은 고객들의 기대를 충족시킬 수 있었기 때문에 3D프린팅 프로세스가 없는 Lenk는 상상할 수 없다고 말했습니다.


Cadillac Eldorado 컨트롤 커버 박스 제작 데이터



체크 포인트

- 기존 공구, 기계 제조 분야에서의 노하우를 기반으로 DfAM 적층제조를 위한 다품종 소량생산의 전문화를 더함

- 3D프린팅을 통해 기존 설계와 생산이 불가능하였던 제품을 새로이 설계하고 출력할 수 있는 기술 습득

- 3D프린팅과 3D스캐닝 기술을 함께 활용하여 도면(설계도) 없이 부속 부품(스페어 파트) 복원 가능

- 이로써 3D프린팅을 통한 새로운 비즈니스 영역과 고객 세분화 영업이 가능해짐



아래 영상에서 Lenk사가 SLM Solutions 장비를 어떻게 활용하고 있는지 확인해보세요! 



세계 최고의 금속3D프린터 제조사 SLM Solutions  



SLM Solutions는 독일 회사로서, 1970년부터 3D프린터 관련 연구기관으로 출범하여 1998년 금속 파우더 베드 방식의 SLM(Selective Laser Melting) 기술을 최초로 발명해 낸 금속 3D프린터 제조사입니다. 오랜 연구 개발 과정을 통해 파우더 베드 방식의 금속 3D프린팅 업계에서 최고의 기술력을 가지고 있으며 미국, 프랑스, 이탈리아, 싱가포르, 중국, 러시아와 인도 등 다양한 지사를 통해 세계 금속 3D프린팅의 활용에 앞장서고 있습니다. 



SLM Solutions의 금속 3D프린터의 가장 큰 장점 중 하나는, 금속 파우더 베드 방식에서 더욱 빠른 출력 속도와 생산성을 높이기 위해 세계 최초로 멀티(다중) 레이저 기술을 선보였으며, Twin, Dual 및 Quad까지 다양한 멀티(다중) 레이저 시스템을 갖추었습니다. 사용자는 출력 속도를 개선하기 위해 멀티 레이저 옵션을 선택할 수 있습니다. 


두 번째로 주목할 만한 SLM Solutions만의 3D프린터 기술은 바로 빠르고 간단한 리코팅 시스템입니다. 특허받은 Bi-Directional Recoating(양방향 리코팅) 시스템은 레이어별 적층을 위해 리코터가 한 방향으로만 이동하여 작업을 완료하는데요, 한 방향으로 이동할 시 재료를 리코터에서 분사해주어 파우더 재료의 공급이 매우 빠릅니다. 또한 이 시스템 덕분에 재료를 채워주는 Feeding 챔버가 없어도 되고 오직 빌드 챔버 하나로 조작되어, 장비의 사이즈가 매우 컴팩트해 졌으며 작업 공정도 더욱 단순화 시킬 수 있습니다. 


3D프린팅이 모두 완료되고 난 이후, 남은 여분의 금속 파우더는 모두 자동으로 재활용이 가능하도록 시스템이 갖추어져 있어, 사람의 손이 최대한 닿지 않고서도, 안전하게 재료를 재사용할 수 있습니다. 또한 출력 전부터 출력 후까지 모든 과정을 모니터링하는 Additive.Quality 시스템을 갖추어, 세밀한 레이저의 출력 상태부터 제품의 모든 센서의 작동 여부까지 모니터링할 수 있습니다. 또한 잘 설계된 챔버 내부 가스 플로우 시스템 덕분에 출력 중 날아다니는 분진을 재빨리 내보내어 출력에 문제가 될 만한 요소를 사전에 차단합니다.


빌드 사이즈 별로 라인업된 금속 3D프린터는 총 5가지 라인업을 갖추고 있으며 현재 대량 생산에 최적화된 Production-Ready 급의 산업용 금속 3D프린터 또한 갖추고 있습니다.


 


산업용 금속 3D프린터 전문가 - (주)퓨전테크놀로지



'(주)퓨전테크놀로지'는 고객사의 디지털 제조 혁신을 위해 SLM, SLA, SLS 방식의 고도화된 산업용 3D프린터를 판매, 납품 및 유지 보수를 하는 전문 기업입니다. 자사의 임무는 고객을 위해 전문적인 SLM 3D프린팅의 이점을 알리고 이를 극대화하여 고객의 요구 사항에 맞는 솔루션을 제공합니다. 특히 SLM Solutions사의 고성능 금속 3D프린터의 운영 노하우를 컨설팅하고, 장비에 최적화된 알루미늄(Aluminium), 니켈(Nickel), 티타늄(Titanium), 코발트(Cobalt) 및 스틸 합금(Steel) 등의 재료를 맞춤형 솔루션으로 제공함으로써 고객사의 디지털 제조 혁신을 돕습니다.


SLM® 금속 3D프린터는 파우더 베드 적층 방식으로서 전통적 방식에서는 제작하기 힘든 복잡한 형상을 자유롭게 설계가 가능하도록 혁신을 주며 매우 빠른 출력 속도와 반복성을 보장합니다. 


(주)퓨전테크놀로지는 국내 공식 SLM Solutions사의 유일한 전문 공급사로서, 메탈 3D프린팅 도입에 대한 다양한 고객 성공사례를 공유, 다양한 기술 자료 공유 및 영상 자료를 공유하여 고객사가 경쟁 우위를 확보하는 데 도움을 줄 수 있도록 최선을 다하고 있습니다.


(주)퓨전테크놀로지는 고객사의 "금속(메탈) 3D프린터 전문 파트너"로 일하며 AM(Additive Manufacturing)을 통한 고객의 제조 혁신에 솔루션을 제공함으로써 요구 사항을 해결하는 데 집중하여 일합니다. 금속 3D프린팅에 최적화된 벨기에 Materialise사의 Platinum Partner사로서 DfAM(Design for Additive Manufacturing)에 맞춘 3D설계 지원과 S/W교육 및 납품 또한 책임지고 있습니다! 자사의 다양한 소식을 알 수 있는 홈페이지 및 공식 SNS 사이트를 확인하세요!  



(주)퓨전테크놀로지사의 홈페이지 및 공식 SNS 사이트


대표 전화 : 031-342-8263

문의 메일 : support@fusiontech.co.kr


▶ 퓨전테크놀로지 공식 홈페이지 : http://fusiontech.co.kr/

▶ 퓨전테크놀로지 공식 유튜브 : https://www.youtube.com/channel/UCfQGpBDAdGZuOaWxGnAIDwQ

▶ 퓨전테크놀로지 공식 페이스북 : https://www.facebook.com/FusionTechnology3D

▶ 퓨전테크놀로지 공식 트위터 : https://twitter.com/FusionTechnolo3

▶ 퓨전테크놀로지 공식 인스타그램 : https://www.instagram.com/fusiontechnology_coltd/


0