▲ 스트라타시스 코리아 최승호 차장이 ‘3D프린팅 맞춤형 툴링의 디지털 전환과 현장 도입 전략’을 주제발표 하고 있다.

글로벌 3D프린팅(적층제조) 솔루션 선도기업 스트라타시스(Stratasys)가 제조 현장에 필요한 툴링을 누구나 쉽게 자동으로 빠르게 설계해 언제 어디서나 적층할 수 있는 3D프린팅 툴링 솔루션을 제공하며 고객사의 디지털 제조를 앞당기고 있다.

스트라타시스코리아의 최승호 차장은 지난 8일 코엑스 컨퍼런스룸 308호에서 열린 ‘AI 자율제조혁신 컨퍼런스-SDF(Smart Digital Factory) 세션’에서 ‘3D프린팅 맞춤형 툴링의 디지털 전환과 현장 도입 전략’을 주제발표 했다.

제조 공정에서 사용되는 툴링(Tooling)은 제품을 정확하고 효율적으로 생산하거나 조립, 검사에 필요한 각종 공구, 금형, 지그·픽스처(고정구) 등을 의미한다. 부품 당 수많은 툴링이 필요하기 때문에 툴링은 제조업 생산성 및 품질 향상과 직결되고 있다.

제조업이 고도화됨에 따라 복잡한 부품 조립공정이 늘어나고 이와 비례해 툴링 조달·교체·유지 등에 필요한 비용과 시간도 증가하고 있다. 일례로 제조 현장에서 부품 위치 지정 및 고정과 품질 관리·측정에 사용되는 고정구의 경우 숙련된 설계자가 투입돼야하고 부품의 복잡성 향상으로 설계 변동도 잦아지면서 전체 제작비용 중 설계가 차지하는 비중이 30~90%로 비용 변동 폭이 비정상적으로 높은 상황이다.

이에 다양한 툴링을 재고 없이 데이터를 통해 현장에서 바로 생산·조달할 수 있는 3D프린팅 기반 툴링 생산이 확대되고 있다. 기존 금속 가공이나 금형 등으로 제작하는 방식대비 제작 속도가 빠르고 다품종 소량생산에 긴밀하게 대응할 수 있어 제조 공정 유연성 향상에 유리하기 때문이다.

스트라타시스는 고객의 고정구 설계 시간을 최대 90% 단축시켜 비용을 대폭 절감하면서 손쉽게 적층할 수 있도록 지원하기 위해 ‘그랩캐드 프린트 프로 2025(GrabCAD Print Pro™ 2025)’라는 소프트웨어(SW)를 개발했다.

이 SW는 2023년 출시된 그랩캐드 프린트 프로(GrabCAD Print Pro)의 업데이트 버전으로, 독일 소프트웨어기업 트링클 3D(trinckle 3D)에서 개발한 디자인 자동화 애플리케이션 ‘픽스처메이트(fixturemate™)’가 완전히 통합된 버전이다.

인공지능(AI) 기반 설계 자동화 기능이 포함된 이 SW는 반복적인 디자인 작업을 자동화시켜 번거로운 수작업을 줄이고, 캐드(CAD) 경험이 없어도 누구나 몇 분 안에 3D프린팅 고정구를 설계할 수 있도록 편의성을 강화한 것이 특징이다. 기존과 같이 부품을 하나의 덩어리로 보는 것이 아니라, 3D프린팅 층(Layer)의 방향, 패턴, 재료 고유 특성 등 실제 적층 경로 기반으로 시뮬레이션하고, 데이터에 기반한 정확한 예측을 통해 부품의 무게를 최대 35% 절감할 수 있다.

▲ 스트라타시스의 3D프린팅 솔루션은 제조 현장에 필요한 다양한 지그(fixture)를 효율적이고 빠르게 생산하는데 활용되고 있다.(출처:스트라타시스)

실제로 일본의 완성차 업체 도요타는 스트라타시스의 3D프린팅 솔루션을 활용해 문 조립 지그를 재설계하고 현장에서 며칠 만에 경량화 및 인체공학적인 지그를 만드는데 성공했다. 여러 사람이 작업하던 작업을 1인의 작업으로 바꿔 안전성과 효율성을 모두 높인 맞춤형 창문 정렬 지그도 개발했다.

포드(Ford) 등 주요 완성차 생산라인에 지그·고정구를 공급하고 있는 글로벌 공장자동화 솔루션 기업 Eckhart는 탄소섬유 나일론 복합소재로 지그·고정구를 3D프린팅 해 무게를 기존 금속 대비 70% 이상 경량화 시켰고, 제작 기간도 기존 수 주일에서 단 며칠로 단축시키는 효과를 거뒀다.

최승호 차장은 제조업계가 3D프린팅 기술을 현장에 도입하기 위해선 생산라인에서 리드타임이 가장 길거나, 무게 때문에 작업자가 고생하는 툴링을 파악하는 것이 필요하다고 밝혔다. 또한 현장에 쌓인 물리적 재고를 ‘그랩캐드 프린트 프로’의 ‘픽스처메이트(fixturemat)’ 기능을 활용해 디지털 재고로 전환하고 고성능 소재로 기존 금속 부품의 성능을 능가하는 설계에 도전해야한다고 강조했다.

최승호 차장은 “스트라타시스는 고객사들이 제조 현장에서 원하는 작업을 더욱 빠르게 진행할 수 있으면서 전(全) 공장에서 표준화된 출력 품질을 확보할 수 있는 온디맨드 생산 솔루션을 제공하고 있다”며 “향후에도 제조업 디지털 전환에 효과적인 3D프린팅 툴링 지원을 위해 적극 노력하겠다”고 말했다.