2016년, GE가 항공기 엔진의 연료노즐에 금속 3D프린팅 기술을 적용하여 양산에 성공한 이후, 제조업 혁신을 이끌 ‘금속 3D프린팅’ 기술은 계속 주목을 받아 왔다.
3D 프린팅이라고 하면 스트라타시스 등이 분말을 분사하여 한층한층 쌓아 원하는 제품을 만드는 기술을 생각하기 쉽다. 이게 가장 일반적으로 알려진 방식이기 때문에 그것을 떠올리는 것도 것도 무리는 아니다.
하지만 금속 3D 프린팅은 분말 소재를 분사하여 제품을 만드는 것에서는 같은 개념이지만 소재 등에서 다소 차이를 보인다. 금속 3D프린팅 기술은 3D 설계 데이터를 2D 단면 데이터로 분할한 후, 분할된 2D 단면 데이터에 따라 다양한 적층 방식으로 ‘금속 소재’를 한 층씩 적층하여 3차원 형상을 제작하는 기술이다.
그러니까 소재에서 가장 큰 차이를 두고 있다고 보면 된다. 3D 프린팅 시장이 발전을 하기 위해서는 다양한 소재의 개발이 필수인데, 금속 3D 프린팅은 이를 확장시켰다고 보면 된다. 이 부분에서 디엠지모리와 현대위아 등이 기술과 제품을 발표하며, 시장을 선도하고 있다.
그리고 기계연구원도 이 분야에서 선도적인 행보를 보이고 있다. 기계연구원은 ‘산업 실용화를 위한 대면적 고속 금속 3D 프린팅 장비·재료·공정’을 공개한 바 있다. 이 기술은 금속분말을 레이저와 같은 고출력 에너지원을 사용해 적층하는 방식으로 3차원 형상을 제작하는 기술이다.
기계연구원은 이와 관련, DED(Directed Energy Deposition), PBF(Powder Bed Fusion), ME(Material Extrusion) 등 세 방식의 금속3D프린팅 장비와 재료·공정을 개발했다. DED 방식은 가공면의 상태에 따라 위치를 추적하며 적층이 이뤄지는 오토트래킹 기술을 확보하여 함정·무기 등 국방 분야 및 해양선박 등 대형 부품 개보수 분야의 상용화 가능성을 높인 것으로 평가받았다.
한편, 금속 3D 프린팅의 기술별로 업계가 주목하는 것들을 보면, 금속 3D 프린팅을 직접 주도하는 ‘장치 기술’과, 금속 3D프린팅 장치를 이용하여 다품종 소량 맞춤형 금속 부품 등을 제작하는 ‘응용 기술’이 대표적이다. 이 중에서 특히 장치 기술에 대한 관심은 지대하다.
‘장치 기술’을 적층 방식에 따라 분류해 보면, 전통적으로 가장 널리 알려진 분말베드 용융·소결(PBF)방식 및 직접 에너지 용착(DED)방식이 업계를 주도하고 있다.
그리고 금속 부품 제작 후 별도의 소결공정을 필요로 하는 접착제 분사(BJ)방식 및 재료 압출(ME)방식도 일부에서는 관심을 두고 있다. 이는 소결공정의 성숙과 고가의 레이저를 사용하지 않는 것으로 인해 사무실 환경에서 안전하고 쉽게 사용할 수 있는 오피스형 저가 금속 3D프린팅 기술이 각광 받고 있기 때문으로 보인다.
