금형이나 주형을 제작하려면 정밀도가 필수입니다. 한 번의 실수나 변경만으로도 비용 및 시간적 관점에서 엄청난 대가가 따를 수 있습니다. 피처와 섬세한 부분, 그리고 맞춤 설정까지 일일이 변경할 때마다 손실이 발생합니다. 일회성 부품이든 대량 생산이든 상관없이 금형과 주형은 까다로운 문제입니다.
여기에서 필요한 것이 바로 3D 프린팅입니다.
전 세계 전문가들은 3D 프린팅 기술을 이용해 프로토타입, 금속 부품, 쥬얼리, 심지어 케이크까지 필요한 금형을 손쉽게 맞춤 제작하고 있습니다. 이로써 개발 시간을 몇 개월에서 몇 일로 줄일 뿐만 아니라 생산 비용을 수천 달러까지 절감할 수 있습니다.
예를 들어 Sylatech는 정밀 금속 부품을 제작하면서 3D 프린팅을 사용해 고속 프로토타이핑 공정 속도를 높이고 있습니다.
Sylatech에서 마케팅 이사를 맡고 있는 Gordon Gunn은 "왁스 패턴을 만드는 툴링에 투자하지 않고도 파운드리 공정에서 3D프린팅 모델을 사용해 직접 샘플 부품을 만들수 있습니다. 3D 프린팅을 통해 우리는 샘플링 프로세스를 상당히 단축시킬 수 있습니다. 이제 고객들은 7일 만에 프로토타입을 만들 수 있습니다!"라고 말했습니다.
Sylatech는 Ultimaker 프린터에서 PLA 재료를 사용해 최종 프로토타입을 프린트하여 회사의 클라이언트에게 승인을 받습니다. 승인을 받은 프로토타입은 왁스 프레임에 접착 후 세라믹 슬러리에서 침지 처리됩니다. 이후 가열하면 PLA가 연소되어 금형만 남습니다. 그러면 용융 금속이 금형에 유입되어 금속 프로토타입을 빠르고 쉽게, 그리고 저렴하게 주조할 수 있습니다.
Sylatech는 이러한 공정을 통해 프로토타입을 몇 시간까지는 아니더라도 몇일 안에 고객에게 납품할 수 있습니다. 또한 프로젝트에 따라 다르지만 최대 수천 달러까지 비용을 절감하는 효과도 기대됩니다. 예를 들어 요트 프로펠러 프로토타입의 제작 비용은 약 800달러이며, 5일 안에 마칠 수 있습니다. 20,000달러가 넘는 비용과 4주라는 시간을 기다려야 하는 기존 제조 방식과 비교하면 3D 프린팅은 매력적인 제안일 수 밖에 없습니다.
Gordon은 "우리는 3D 프린팅을 사용하면서 비즈니스 방식도 눈에 띄게 바뀌었습니다. 앞으로도 3D 프린팅과 Ultimaker를 사용해 고객 이점을 실현해나갈 것입니다."라고 말했습니다.
내열성 부품을 맞춤 제작하는 유럽 최고의 공급업체인 Průmyslová keramika는 Ultimaker S5에서 산업용 세라믹에 사용되는 금형 코어를 3D 프린트합니다.
이러한 인서트들은 이전에 목각이나 금속 성형을 통해 제작되었지만 두 기법 모두 시간이나 비용 측면에서 효율적이지 못했습니다. 하지만 체코의 회사는 이렇게 복잡한 형상을 사내에서 3D 프린팅하여 최소 위험과 완벽한 반복성으로 워크플로를 점검할 수 있게 되었습니다.
Průmyslová keramika의 상무 이사인 Jakub Cvilinek는 "Ultimaker 3 Extended와 S5를 도입한 이후 우리는 생산 비용을 크게 절감하고 속도를 높였을 뿐만 아니라 이전에는 불가능했던 형상까지 제작할 수 있게 되었습니다. 시간이 지나면서 Ultimaker 3D 프린터는 대체불가한 핵심 생산 도구로 자리잡았습니다."라고 말했습니다.
한편 제조업계의 강자인 Siemens는 자사의 모빌리티 및 물류 부문에 속한 레일 자동화 비즈니스에서 Ultimaker 프린터를 사용해 최종 사용 부품을 제작합니다. Sylatech와 마찬가지로 Siemens 역시 3D 프린터에서 프로토타입을 프린트하여 철강 주조용 금형을 제작하는 데 사용하고 있습니다.
Siemens의 레일 자동화 팀에서 R&D 책임자를 맡고 있는 Stephen Baker는 "우리는 일반적인 제조 공정을 거치지 않고도 3D CAD 모델에서 3D 프린트된 부품을 지나 최종 금속 구성품에 이릅니다. 대체로 12주에서 16주까지 걸렸던 이전과 비교해 보면 이제는 모델 단계에서 최종 구성품 단계에 이르는 시간을 약 1~2주 정도로 줄일 수 있게 되었습니다."라고 밝혔습니다.
여기에서 Siemens 비디오를 보면서 자세히 알아보세요.
하지만 금형을 특성상 완전히 산업용이라고 단정할 수는 없습니다. Stern Design Works의 설립자인 Cameron과 Rebecca Stern은 Ultimaker 3 프린터를 사용해 쥬얼리 지그와 금형을 제작하고 있습니다.
전통적으로 쥬얼리 제작자들은 왁스 재료를 사용하는 3D 프린터로 프린트합니다. 하지만 이러한 프린터들은 비용이 만만치 않습니다. Stern Design Works는 비용 절감을 위해 파운드리 및 주조 파트너들과 협업하여 제조 공정에서 PLA 같은 재료를 사용할 방법을 찾았습니다.
Stern Design Works의 공동 설립자인 Rebecca Stern은 "3D 프린팅을 사용한다면 부품 하나를 제작하거나 10회 반복할 수도 있으며, 10회 시도하여 파운드리에서 완벽한 부품을 가져올 수도 있습니다. 3D 프린트된 부품을 사용할 경우 왁스 부품을 사용할 때와 비교하면 시간이 25%까지 절감됩니다."라고 강조했습니다.
3D 프린팅이 어떻게 다른 비즈니스에 영향을 미치는지 자세히 알아볼 준비가 되었습니까?
