▲ 메탈쓰리디는 금속 3D프린팅으로 15인치 자동차 휠을 설계 및 제작해 실제로 차량에 장착하는데 성공했다.

SLM(선택적레이저소결) 방식 금속 3D프린터 국산화 기업 윈포시스㈜의 금속 적층제조(AM)서비스 자회사인 메탈쓰리디㈜가 고강도 알루미늄을 적층제조해 자동차·중공업 등에 필요한 부품을 제작하는 사업을 본격 추진한다.

메탈쓰리디는 최근 윈포시스의 대형 금속 3D프린터(500x330x330mm)로 고강도 알루미늄을 적층해 자동차 시제품 엔진블록, 자동차 휠, 타이어 금형 등을 제작하는 공정기술을 개발했다고 밝혔다. 적층소재는 독일 자동차 업계에서 사용하고 있는 테크나 등의 알루미늄 분말을 사용했으며 향후에는 국내 금속분말 생산업체와 협의를 통해 국산 분말을 사용한다는 계획이다.

알루미늄은 녹는점이 낮아, 금속 적층제조가 타 소재대비 어렵지만 독일 등 선진국에서는 많은 업체가 엔진 블록, 자동차 휠, 샤시 부품, 브레이크 캘리퍼 등에 적층제조기술을 적용하고 있다.

메탈쓰리디는 이번 개발로 자동차 경량화 수요에 대응하고 부품 개발시간 단축 및 빠른 생산이 가능할 것으로 기대하고 있다. 일례로 엔진블록 제작시 기존에는 금형이 여러 개 필요하기 때문에 수개월의 시간이 걸렸지만 이를 적층제조할 경우 따로 금형제작이 필요없고 한번에 제작할 수 있어 제작시간이 1~2주로 현저하게 단축된다.

메탈쓰리디는 한국적층제조사용자협회와 DfAM(적층제조특화설계)를 통해 자동차 휠을 설계하고 금속 3D프린터로 15인치 휠을 제작하는데 성공했다. 그 결과 기존 10단계 공정으로 이루어지는 제작공정을 4~5단계로 줄여서 시간을 단축했고 기존 생산방식으로는 구현하지 못했던 획기적인 형태의 디자인과 경량화에 성공했다.

제작된 휠은 현대자동차의 아반테에 장착돼 실제 운행이 진행됐다. 메탈쓰리디는 벤츠 S 시리즈용 휠을 18인치, 19인치 등 다양한 크기로 제작하고 향후 고급차 휠 등을 주문 제작할 예정이다. 자동차 휠은 연비는 물론 주행 성능 및 제동 기능, 연비 등 여러 기능에 영향을 크게 미치는 부품이다. 또한 휠은 승차감 및 외관에 영향을 크게 미치기 때문에 고급차나 슈퍼카를 중심으로 많은 차 매니아들이 자기만의 개성을 나타낼 수 있도록 휠의 교체를 선호하고 있어 시장성이 높다.

주승환 메탈쓰리디 CTO는 “자동차 휠을 금속 적층제조기술을 이용해 만든 것은 국내 최초로 이는 엔진 블록, 휠 등 모든 자동차 부품에 고강도 경량소재인 알루미늄을 활용한 적층제조가 가능하다는 사례를 보여준 것”이라며 “자동차 부품은 물론 전기차, 에어택시 등 신산업에도 적층제조 적용이 확대되길 기대한다”고 밝혔다.

한편 메탈쓰리디는 금속 부품을 적층제조하는 전문기업으로 금속 3D프린터를 7대 이상 구축했으며 국내 최초로 적층제조 스마트팩토리 운영 시스템과 공정 모니터링 시스템을 도입한 것이 특징이다. 또한, 한 장비당 하나의 금속을 전문적으로 3D프린팅을 하는 시스템을 국내 최초로 구축해 출력물의 품질을 높였다.

회사는 알루미늄 계열의 자동차 부품 뿐만 아니라 현재 진행 중인 의료 임플란트 연구 및 설계·제작 경험과 의료용 생산시설을 기반으로 내년 상반기에는 타이타늄 임플란트를 출시해 의료시장에도 진출할 계획이다. 현재는 현대중공업 계열사인 현대코어모션의 납품 업체로 등록돼 건설용 기계 부품을 적층제조해 납품하고 있으며, 최근에는 현대중공업에 알루미늄 부품을 개발해 공급할 예정이다.

▲ 메탈쓰리디가 적층제조한 타이어 금형. 적층제조 시뮬레이션을 통해 정밀도를 향상시켰다.