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  • 기사등록 2021-12-29 16:05:22
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코로나19와 세계적인 탄소중립 확산으로 인해 제조업계의 패러다임이 변화하고 있다. 날로 기술·제품개발 속도는 빨라지고 있는 상황에서 에너지 및 소재 절감, 공급망 강화 등도 필수적으로 고민해야 하는 시대가 열린 것이다.
시대적 요구에 따라 세계적인 3D프린팅 솔루션 기업 스트라타시스는 기존 시제품제작 시장에서 벗어나 소량 및 중간 규모(수천~수만개)의 최종 사용 부품을 3D프린팅으로 양산하는 시장을 타깃으로 하드웨어, 소재, 소프트웨어, 서비스 등 전 분야에서 공격으로 투자와 기술개발 및 협력을 지속 추진 중이다.
이러한 스트라타시스의 노력은 지난 11월 독일 프랑크푸르트 메쎄에서 열린 세계 최대 3D 프린팅 전시회인 ‘폼넥스트(Formnext) 2021’에서도 확인됐다. 스트라타시스는 스마트 및 커넥티드 3D프린터, 폴리머 소재, 소프트웨어 에코시스템, 온디맨드 파트 제조 서비스 등 생산 밸류체인에 필요한 제품군과 함께 세계적인 화학사 및 수요기업과의 협력 사례를 중점적으로 선보였다.
스트라타시스의 한국법인 스트라타시스코리아는 지난 12월14일 웨비나로 ‘스트라타시스 토크데이’를 개최하고 폼넥스트에 전시된 스트라타시스의 3D프린팅 솔루션과 전체적인 트렌드를 살펴보는 시간을 가졌다. 또한 웨비나 참석자를 대상으로 사전 질문을 받아 3D프린팅 산업에 대한 이해도를 높였다. 이날 참석한 스트라타시스코리아 문종윤 지사장, 조성근 상무, 고유성 부장의 발표를 문답식으로 정리했다

‘적층제조 2.0’ 시대, 혁신·개방·양산 솔루션으로 대응한다


▲ 웨비나로 진행된 스트라타시스 토크 데이에서 (左 두 번째부터)스트라타시스 코리아 조성근 상무, 문종윤 지사장, 고유성 부장이 자사의 3D프린팅 솔루션과 적층제조 트렌드를 발표했다.


이번 폼넥스트에서 소개된 스트라타시스의 주요 제품과 기술은 무엇인가

문종윤 지사장-스트라타시스는 고객에게 시제품에서 부품 양산까지 토털 솔루션을 제공하기 위해 하드웨어, 소재, 소프트웨어, 서비스 등 전 분야에서 혁신하고 있다. 이번 폼넥스트에 소개된 주요 제품군으로는 △대형 시제품제작용 ‘F770 FDM® 3D프린터’ △사출성형과 견줄 정도로 반복적으로 대량 생산이 가능한 P3™(프로그래머블 광중합) 방식 3D프린터 ‘오리진원’ △수천개의 부품을 생산할 수 있는 선택적흡수융합(SAF) 기술 기반 ‘H350 3D프린터’ △대형 시제품 및 쾌속 금형 제작이 가능한 ‘Neo® 광조형공정 3D프린터’ △투명교정기 제작이 가능한 ‘J5 Denta Jet’ 등이 있다. 또한 이들 장비로 제작한 자동차 헤드라이트 시제품. 정밀주조, 패션 풀컬러 패턴 출력 등도 전시했다.

특히 이번에 스트라타시스는 고객이 직접 다양한 재료를 선택할 수 있는 3D프린팅 개방형 재료 시스템을 중점적으로 소개했다. 이는 고객의 제품 품질 정확도와 책임있는 제조에 기여하기 위한 우리의 의지다. 개방형 재료 시스템을 통해 고객은 직접 자사에 맞는 3D프린팅 소재를 개발해 사용할 수도 있고 스트라타시스와의 협력을 통해 소재 개발도 가능해져 결과적으로 3D프린팅의 제조업 확산에 기여할 것이다.

일례로 스트라타시스는 세계적인 화학기업과 신소재 개발에 박차를 가하고 있는데 헨켈은 최근 의료기기와 헬스케어를 위한 두가지 새로운 광경화수지 제품을 ‘오리진원’에 맞춰 개발해 적용했다. 코베스트로도 지속가능한 수용성 서포트 재료를 개발했다. 아케마는 항공우주, 석유, 천연가스 등 산업에 필요한 PEEK 기반 소재를 개발했고 재생이 가능한 PA11 바이오 소재를 개발했다.

스트라타시스 FDM 검증 재료는 Fortus 450mc를 시작으로 2022년 하반기 내 FDM 3D프린터를 사용하는 고객에게 제공될 예정이다.

3D프린팅이 제품 양산 적용 및 대량 생산에 활용될 가능성이 있는지

문종윤 지사장- 정부에서 매해 발표하는 3D프린팅 실태조사에 따르면 국내 3D프린팅 시장은 교육 및 시제품 제작이 전체시장의 80% 가량을 차지하고 있다. 그러나 글로벌 시장에서는 최종 부품 및 지그· 픽스처 제작이 60%를 차지할 정도로 제조현장에서 적용이 활발하다. 이는 여러 가지 요인이 있지만 대한민국이 제조강국이다보니 기존 가공 기술이 뛰어나고 가격경쟁력이 있기 때문이라고 분석된다.

3D프린팅은 아무리 복잡한 형상의 부품이라도 맞춤형으로 제작할 수 있다는 장점이 있다. 주당 수천~수만개를 양산할 수 있는 3D프린팅 기술은 이미 출시됐다. 스트라타시스가 최종 부품을 양산하는 ‘적층제조 2.0’ 시대에 맞춰 개발한 3D프린터와 소재를 보면 다품종 대량생산과 경제성에 초점이 맞춰져 있다.

또한 코로나19로 공급망 강화가 중요해진 상황에서 도면만 있으면 원하는 부품을 제조현장에서 바로 적층제조하는 디지털 메뉴팩처링 요구가 커져 3D프린팅이 양산공정에 광범위하게 적용될 것으로 전망한다. 이를 위해 스트라타시스는 고객사와 기존보다 경제성이 우수한 부품공정을 발굴하고 사용 소재까지 컨설팅하고 있다.


■스트라타시스 3D 프린팅 기술이 갖고 있는 특장점은 무엇인지 궁금하다

조성근 상무-33년의 업력을 자랑하는 스트라타시스는 FDM 원천특허를 가지고 있는 회사다. 고강도, 고내열 부품 제작이 가능하고 변형이 거의 없어 치수 정밀도도 우수하다. 이러한 회사의 솔루션은 지그·픽스처에 사용되며 산업계로부터 인정받았다.

또한 수용성 서포트 재료를 사용해 후가공이 편리하며 폴리젯 3D프린터는 풀컬러로 7종의 소재까지 동시 출력 가능해 의료 수술 시뮬레이터로 널리 활용되고 있다. 최근 출시한 Neo® 광조형공정 3D프린터, F350, 오리진원 등은 양산성까지 갖췄다.

종합하면 스트라타시스의 3D프린팅 기술은 정밀성, 신속성, 일관성, 신뢰성, 경제성, 연결성이 장점이다.


▲ 덴마크 신발 제조업체 에코(ECCO)가 스트라타시스의 오리진원 3D프린터로 제작한 신발 금형코어(폼넥스트 2021)


■최근 스트라타시스에서 출시한 오리진원은 다양한 소재 사용이 가능하다는데

고유성 부장- 오리진원은 액상 포토폴리머 합성수지를 자외선으로 경화하는 방식으로 독자적인 P3™(프로그래머블 광중합)를 통해 1천~1만개의 부품을 반복적으로 신속 제작이 가능한 제품이다. 이러한 장점으로 덴마크 신발 제조업체 에코(ECCO)는 신발 금형코어를 오리진원으로 제작해 사용 중이다.


오리진원은 개방형 재료 시스템을 적용해 바스프, 헨켈, DSM 등 재료회사들과 합성수지를 개발했으며 총 25종의 재료가 출시됐다. 일례로 헨켈은 난연 우수 레진과 230%까지 늘어나는 고무재료를 개발했다. 또한 오리진은 전용 후공정 장비도 함께 공급해 후공정시간을 기존대비 약 90% 줄인 20분으로 단축시켰다. 오리진원은 우리나라에서도 납기 단축과 인건비 상승이 고민인 제조기업들에게 해법을 제시할 것으로 여겨지며 이에 필요한 재료개발 협업도 이뤄지길 기대한다.



‘폼넥스트’ 부품 양산 장비 중점 전시, 개방형 재료 시스템 협업 확대

2022년 고기능·복합소재 출시, 고객사 오픈 이노베이션 강화 추진



■3D프린팅 소재 중 내구성과 강도를 높이기 위한 복합소재 활용은

고유성 부장-얼마나 다양한 재료를 적층할 수 있는가가 3D프린터의 경쟁력과 직결되고 있다. 자동차 산업에서는 고강도 부품제작을 위해 유리섬유를 섞어 사용하는데 이를 대응할 수 있는 3D프린팅용 소재는 아직 없다. 그래서 스트라타시스는 개방형 재료 시스템을 도입해 고객사가 직접 소재를 개발할 수 있도록 지원하며 소재 경쟁력을 강화하고 있다. 스트라타시스는 2022년에 복합소재를 지원하는 신제품을 출시할 예정이다.


■지속가능한 발전을 위한 ESG가 이슈다

문종윤 지사장-스트라타시스는 ESG(환경·사회·지배구조) 중심 솔루션으로 업계를 선도하기 위해 적층제조 녹색무역협회(AMGTA) 회원으로 가입했고, 회사 코블렌스 부사장이 협회 이사회에서 이사로서 활동하고 있다.

또한 스트라타시스는 책임감 있는 소비와 생산을 위해 폐기물 감소, 자재 재사용 및 재활용 포장 분야의 혁신을 위해 노력하고 있으며 고객사가 디지털 제조를 통해 탄소 배출량을 줄일 수 있도록 노력하고 있다. 3D프린팅으로 현지에서 제작이 활성화된다면 재고 및 부품의 대량 배송 의존도를 낮추고, 공급망이 단축돼 탄소배출을 저감할 수 있다.

이밖에도 친환경 소재 사용을 확대하고 있는데 일례로 PLA 필라멘트는 옥수수에서 추출된 재료이며 H350에서 사용하는 PA11은 피마자유에서 추출한 것이다.


■3D프린터 도입시 고려할 사항과 3D프린팅의 한계는

조성근 상무-고객이 3D프린팅으로 시제품을 제작할 것인지 지그나 최종 부품을 제작할 것인지 활용 용도를 정확히 이해해야한다. 이후 조립성 검토, 형상, 기능성 확인, 정밀도, 컬러, 양산성 등을 고려한 장비 선택 과정이 필요하다.

현재 3D프린팅이 부품양산에 적용되는데 있어 가장 큰 걸림돌은 사용할 수 있는 재료가 한정적이고 출력 정밀도가 떨어진다는 것이다. 그러나 ‘적층제조 2.0’으로 가면서 양산 솔루션으로 진화하면서 출력 속도가 빨라지고 재료 사용량이 늘면서 가격도 하락하고 있다. 이로 인해 소재 종류도 다양해지고 있어 3D프린팅의 한계는 조만간 극복될 것으로 보인다.

■2022년 스트라타시스의 신제품 출시 계획과 적층제조의 키워드는

문종윤 지사장-2022년에도 혁신적인 제품이 출시될 예정이다. H350 3D프린터의 경우 PA12, PP 소재가 출시될 예정이다. 상반기에는 복합소재 FDM 3D프린터, 패션업계 타깃 하이레벨 J850 3D프린터 등이 출시될 예정이다.

2022년 우리가 생각하는 적층제조의 주요 키워드는 ‘적층제조 2.0’, ‘공급망(Supply chain)’, ‘One Printed Part’이다. 3D프린팅 부품 양산과 현지 생산으로 공급망을 강화하고 누구나 3D프린팅으로 만든 제품과 부품을 한 개 이상 가지고 있는 시대가 열릴 것이다. 우리는 대한민국 제조업의 글로벌 경쟁력 강화를 위해 양산에 필요한 맞춤 솔루션을 공급하고 유관기관 및 기업과 오픈 이노베이션을 확대하도록 노력하겠다.


▲ 스트라타시스의 선택적흡수융합(SAF) 기술 기반 ‘H350 3D프린터’는 수천개의 고강도 부품을 생산할 수 있다.(폼넥스트 2021)

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