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㈜캐리마, 크기 한계 극복 산업용 DLP 3D프린터 ‘호평’ - 고속·고정밀·대형화 성공 ‘DM400A’, 美·獨 200만불 수출 - 美 공동개발 고기능 엘라스토머로 산업용 고무부품 양산 최적화
  • 기사등록 2021-01-22 15:27:09
  • 수정 2021-01-22 16:25:41
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▲ ㈜캐리마가 개발한 산업용 대형 3D프린터 DM400A


고속·고정밀 DLP(광경화조형) 방식 3D프린터 전문제조기업 캐리마(대표 이병극)가 기존 DLP 3D프린터의 좁은 빌드사이즈 한계를 뛰어넘은 대형 장비를 출시해 해외에서 호평을 받고 있다. 또한 산업 현장에 필요한 고무 재질의 부품을 맞춤형으로 제조할 수 있도록 장비를 최적화해 3D프린팅의 활용 범위를 넓힐 것으로 기대되고 있다.

캐리마는 고기능성 엘라스토머 소재가 출력 가능한 DLP 3D프린터 ‘DM400A’를 지난해 7월 출시한 이래 최근 미국, 독일에서 200만 달러 규모의 납품 계약을 체결했다.


‘DM400A’
가 해외에서 먼저 반응을 얻은 것은 산업용 부품을 효율적으로 제작할 수 있는 대형 빌드 사이즈에 있다. ‘DM400A’는 기존의 틀을 깨고 하향식 출력 구조(Top-Down)를 채택해 최대 400x330x500mm의 부품을 적층할 수 있다.


광경화수지를
UV레이저로 조사해 적층하는 3D프린팅 기술로는 DLP 방식과 SLA 방식이 있다. DLPSLA와 버금가는 높은 정밀도와 우수한 표면조도로 고속 출력이 가능하고 장비가격이 저렴하다는 장점으로 주얼리, 덴탈 등 산업에 널리 활용되고 있다.


그러나 빌드에 거꾸로 매달려 적층되는 상향식 출력 구조
(Bottom-Up)에다가 고해상도의 정밀도를 유지하기 위해 대형 부품을 출력할 수 없어서 산업용에 적합한 대형 시장은 SLA가 차지하고 있다.


이에
캐리마는 산업용 대형 DLP 3D프린터를 개발하고자 수년간 연구끝에 지난 2019년도 초 ‘DM250K’를 시장에 선보였다. 상향식 출력 구조 방식이지만 4K(3480x2160px) DLP 광원을 적용해 중대형 고정밀 부품을 출력할 수 있음을 보여줘 많은 관심을 받았다.


DM400A
는 한발 더 나아가 SLA 3D프린터와 같이 하향식 출력 구조(Top-Down)를 채택해 무게가 큰 대형 출력물 또는 다량의 부품을 안정적으로 양산할 수 있게 개발됐다. 장비 하단에는 180kg의 레진이 담긴 수조가 장착돼 있고 장비 상단에는 132um(마이크로미터)의 고해상도 2K(2560x1600px) DLP 프로젝터 두 개가 병렬의 구조로 장착됐다. DLP 광원이 하단 수조에 담긴 레진 표면에 광원을 조사하면 레이어는 하단으로 내려가고 새로운 레이어가 리코터에 의해 도포되고 평탄화 돼 계속적으로 출력하게 된다.


레이어 별
DLP 광원의 면 조사 방식의 출력 방법이 적용돼 출력 속도도 빠르다. 400x330mm의 빌드 사이즈에 덴탈 모델을 배치하면 47개를 나열할 수 있는데 이를 100um로 적층할 경우 산업용 SLA 3D프린터 대비 약 5배나 빠르다. 이밖에도 사용자의 사용 편의성을 고려해 15인치 터치스크린을 장착, 실시간 출력 진행 현황, 문제점 파악, 레진 사용량 및 보충 알림 등 기능을 제공한다.


▲ ETR 소재로 3D프린팅한 부품은 복원력이 우수하다.


질기고 단단한 고무부품 양산 최적

캐리마는 DM400A 개발 컨셉을 시제품이 아닌 고기능 소재로 산업용 부품을 제작하는 획기적인 3D프린터로 정했다. 이를 위해 미국의 고강도 엘라스토머 레진 개발기업 A사가 개발한 고점도의 고기능성 엘라스토머 소재인 Engineering Elastic Toughrubber(이하 ETR)를 출력할 수 있도록 함께 최적화 작업을 진행했다.


ETR
PEBAX® Elastollan®과 같은 주요 사출성형 열가소성 폴리우레탄과 흡사한 재질의 소재이다. ETR 출력물의 물성치는 평균 90ShoreA의 경도, 30kN/m의 찢어짐 강도, 200%의 연신율과 최대 20mPa의 인장강도를 갖추어 가장 질기고 단단한 고무파트를 출력할 수 있다.


고강도
, 고탄성, 변형 후 강한 복원력 등 성질을 활용해 충격 흡수가 필요한 기계부품에 직접 사용될 수 있으며 신발의 미드솔과 아웃솔, 벨브 마개 및 고무 파이프, 충격 흡수가 필요한 맞춤형 라티스 구조의 반동 패드, 와이어 및 전선 외부 보호 가이드, 오링 및 부싱, 맞춤형 스프링, 이어버드, 총기 그립 및 자전거 그립 등에도 사용이 가능하다.


특히
ETRDM400A로 출력 시 복잡한 미세 패턴과 마이크로 디자인이 가능하여 위상 최적화 설계가 적용된 저밀도의 고강도 충격 흡수용 부품을 생산할 수 있다. 라티스 구조의 내면을 가져 밀도가 상대적으로 적으면서도 고강도의 복원력을 가진 기능성 부품을 제작할 수 있어 레진의 사용량을 줄이고 더 빠르게 출력할 수 있어 출력 비용을 절감할 수 있다.


내구성도 실제 고무제품과 같이 우수한데
, ETR의 제조사인 A사는 얇은 라티스 구조를 갖춘 출력물을 이용한 40%의 압축 피로도 테스트를 진행한 결과 약 10만번의 압축 및 복원 테스트에도 찢어지거나 단절된 라티스 구조물이 없다는 것을 Micro CT 스캐닝 데이터를 통해 확인했다.


이광민 캐리마 부사장은
“DM400A로 출력한 ETR 출력물은 후가공이 거의 필요 없는 탁월한 표면조도를 자랑하고 대형 면적에서 고속으로 생산할 수 있어 맞춤형 고무 부품을 3D프린터로 양산하고자 하는 고객에게 가장 이상적인 장비라며 국내 국방, 자동차, 전자부품, 가전, 의료 메디컬 및 오일 가스 산업 등 산업을 타깃으로 솔루션을 본격적으로 공급할 계획이라고 밝혔다.


한편 캐리마는 국내 산업용
3D프린터 전문 영업팀을 운영해 DM400A 장비 컨설팅을 진행하고 있다. DM400A에 대한 제품 문의나 샘플 출력 테스트 요청은 이메일(sales@carima.co.kr) 또는 전화(02-3663-8877)로 하면 된다.


▲ ETR 소재는 다양한 어플리케이션에 적용이 가능하다.


▲ DM400A는 하향식 출력 구조(Top-Down)를 채택해 대형 출력물 또는 다양한 부품을 한번에 3D프린팅 할 수 있다.


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