▲ 백소령 마크포지드 지사장이 ‘로봇·AI융합 플랫폼 기반 부품, 생산툴 생산 최적화 방안’을 주제발표하고 있다.

세계 최초로 연속 섬유강화복합소재(CFRP) 3D프린팅 기술을 상용화시킨 마크포지드가 제조업 스마트팩토리 및 자율제조로의 전환에 필요한 디지털 플랫폼을 활용해 언제 어디에서나 현장에서 금속을 대체할 수 있을 정도의 강도를 가진 경량 생산툴과 부품을 즉각 제조할 수 있는 솔루션을 소개해 주목을 받았다.

한국공작기계산업협회 주최로 지난 ‘서울국제생산제조기술전(SIMTOS, 심토스) 2024’가 4월1일부터 5일까지 일산 킨텍스 전시장에서 열렸다.

한국인더스트리4.0협회는 제조업계가 직면한 공통 문제의 해결방안을 제시하고 새로운 비즈니스 모델 발굴의 기회를 제공하고자 부대행사로 ‘SIMTOS 2024 글로벌 디지털 제조혁신 컨퍼런스-디지털 생태계와 탄소중립 대응 솔루션’을 지난 3일 제2전시장 7홀 컨퍼런스룸 A에서 개최했다.

이날 백소령 마크포지드 지사장은 ‘로봇·AI융합 플랫폼 기반 부품, 생산툴 생산 최적화 방안’을 주제발표하면서 △OEM 업체의 검증된 3D프린팅 부품을 온라인 플랫폼을 통해 전 세계 언제 어디에서나 현장에서 조달할 수 있는 디지털 플랫폼 ‘디지털 소스(Digital Source)’ △금속보다 강하면서 가벼운 생산툴과 부품은 현장에서 즉시 생산할 수 있는 연속섬유 복합소재(CFRP) 3D프린터 △고강도, 고내열 등 고객이 용도에 맞게 연속섬유, 복합소재, 기능성 소재 및 특수 금속강으로 부품을 적층할 수 있는 FFF(용융적층조형) 방식 3D프린터 △대향 생산에 대응이 가능한 금속 바인더젯(BJ) 3D프린터 등을 소개했다.

현재 제조업의 트렌드는 기존 대량양산에서 벗어나 맞춤·유연생산으로 전환되고 있으며, 제조 전 과정에 AI 기반의 로봇·3D프린팅·디지털트윈 등을 결합시켜 인간 개입을 최소화하고 생산 효율성을 획기적으로 높이기 위한 ‘자율제조’가 대세다.

자율제조 환경에서는 인력을 최소화하고 편리한 작업을 돕는 협동·산업용 로봇에 대한 활용도가 높아지고 있다. 로봇이 작업하는데 사람의 손 역할을 하는 그리퍼(Gripper), EOAT(End of Arm Tool) 등 생산툴이 필수적인데 작업 환경이나 작업 물체에 따라 매번 달라져야 하기 때문에 현장 상황 및 작업 부품에 따라 맞춤 생산이 매우 중요하다. 기존 절삭가공으로 제작하려면 시간과 비용에 대한 부담이 크기 때문에 3D프린팅 기술이 주목받고 있다.

마크포지드는 디지털 웨어하우스(창고) 역할을 하는 제조 플랫폼 ‘디지털 소스’를 통해 OEM 업체의 검증된 3D프린팅 생산툴과 부품을 전 세계 언제 어디에서나 현장에서 조달할 수 있도록 지원하고 있다.

부품 제조사인 OEM 업체는 디지털 소스에 3D프린팅 부품 설계 데이터 및 파라미터를 업로드하고, 사용자는 승인된 부품 중 필요한 것을 찾아 프린팅 제작할 수 있는 라이선스를 구매하고 현장에서 즉시 직접 생산툴 및 부품을 제작하거나 검증된 3D프린팅 업체를 찾아 제작을 의뢰할 수 있다.

마크포지드의 연속섬유 복합소재(CFRP) 3D프린터는 이러한 생산툴 및 부품을 빠르게 현장에서 적층해 사용할 수 있는 최적의 솔루션이다. CFRP로 적층한 부품은 알루미늄보다 가벼우면서 물성이 2.5배 높은 것이 특징이다.

▲ 백소령 마크포지드 지사장이 ‘로봇·AI융합 플랫폼 기반 부품, 생산툴 생산 최적화 방안’을 주제발표하고 있다.

특히 마크포지드는 고속으로 적층이 가능한 5세대 CFRP 3D프린터 ‘FX10’를 지난해 출시하면서 제조 혁신을 돕고 있다. AI 및 고성능 이미징 시스템이 적용된 이 제품은 부품을 고속으로 성형하는 과정에서 레이저 마이크로미터를 이용해 실시간으로 측정해 자동 보정함으로써 일관된 품질을 보증한다. 이 장비는 마크포지드 코리아의 골드 파트너사인 에이치알티시스템에 이달 구축됐고, 실제 장비는 이번 ‘심토스 2024’에 마련된 마크포지드 코리아와 에이치알티시스템 공동부스에 전시됐다.

또한 사용자는 탄소섬유 뿐만 아니라 케블라, 유리섬유 등을 원하는 부위에 적층해 강도를 높일 수 있고 사전·실시간·사후 품질 관리 소프트웨어 플랫폼인 ‘아이거(Eiger)’를 통해 고객이 연속섬유를 사용한 구조 및 부품설계 작업을 할 때 성형 조건을 최적화하면서 제품의 강도를 예측하고 부품생산 공정의 반복성과 정확성을 확보할 수 있다.

실제로 파나소닉은 PTZ 카메라용 하우징 KST-OH 시리즈를 생산하는데 있어 기존에는 여러개의 알루미늄 플레이트를 외부 가공업체에 맡겼는데 제작 비용 상승은 물론 절단·용접시 변형 및 부식 문제가 발생했다. 회사는 마크포지드의 3D프린팅 솔루션을 도입해 설계 변경과 함께 필요한 만큼 즉시 생산하면서 제작·재고 비용 및 제작시간을 단축시켰다. 포드도 자동차 용접라인 생산툴에 마크포지드 솔루션을 채택해 비용을 91%, 제작시간을 97% 절감했다.

또한 공장자동화 라인의 협동로봇에 사용되는 진공 튜브를 내부 진공 채널 최적화 설계를 통해 간소화시킴으로써 무게를 기존대비 1/3로 줄였고 시간과 비용도 80% 절감하는 효과를 거뒀다.

백소령 마크포지드 코리아 지사장은 “마크포지드의 3D프린팅 솔루션은 고객의 장비 사용 편리성과 안전성을 고려해 표면조도 품질을 높이고 서포트 제거만으로도 바로 사용이 가능할 정도로 후처리 작업을 최소화한 것이 특징”이라며 “전 세계 어디에서나 동일한 품질의 부품을 즉시 유연하게 생산할 수 있는 적층제조 스마트팩토리 구축 솔루션을 확산시켜 대한민국 제조혁신에 기여할 것”이라고 밝혔다.

▲ 마크포지드의 고속·자동 보정 CFRP 3D프린터 ‘FX10’이 ‘심토스 2024’에서 국내에 처음 전시됐다.