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슈퍼카로 알아보는 금속 3D 프린터
작성일 2020.05.22 첨부파일


“안녕하세요, ‘3D 펜 장인’ 사나고입니다.” 현재 230만 구독자를 보유한 유튜버 ‘사나고’ 덕분에 3D 펜과 프린터에 대한 인지도가 높아지고 있다. 그의 놀라운 작업물들은 ‘비싸고 어려울 것이다’라는 사람들의 인식을 바꿔놓았고, 3D 펜이 대중에게 조금 더 가까워질 수 있는 계기가 되었다.

사나고를 통해 우리에게 익숙해진 3D 펜은 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식의 3D 프린터를 손에 쥘 수 있는 작은 크기로 만든 제품이다. 플라스틱 소재의 필라멘트를 뜨거운 노즐을 통해 녹여 얇은 층을 쌓아 올리는 FDM 3D 프린터는 이미 교육, 의료, 건축 등 분야에서 쓰이고 있다. 교육용 장난감이나 인공장기, 미니어처 건축물 등의 복잡한 내부 구조를 쉽게 구현할 수 있다는 장점 덕분이다. 다만 자동차의 뼈대를 이루는 부품으로 사용하기에는 플라스틱 소재라는 한계가 있다. 타이어와 서스펜션을 통해 전달되는 지속적인 충격이나 큰 하중을 버티기에는 강도가 충분하지 않다. 완성차 중에서도 프린트된 플라스틱은 최고속도가 낮은 일부 초소형 전기자동차의 차체를 만드는 정도로 쓰인다. 하지만 미국 캘리포니아에서 탄생한 슈퍼카 회사 ‘징어(Czinger)’는 자신의 슈퍼카 21C의 주요 골격을 3D 프린터로 출력했다. 이들은 어떤 프린터를 사용했기에 가능했을까?

징어가 사용하는 3D 프린터는 레이저로 금속 분말을 녹여 형태를 만드는 SLM(Selective Laser Melting) 방식이다. 원리는 이렇다. 먼저 제품이 만들어지는 공간인 체임버의 바닥에 고운 금속 분말을 아주 얇고 일정한 두께로 퍼뜨린다. 여기에 입력된 도면을 따라 네 개의 레이저가 금속 분말을 빠르게 녹여 얇은 금속층을 만든다. 하나의 금속층은 제품을 수평 방향으로 수백에서 수천 개로 쪼갠 것 중 하나의 단면이다. 그리고 금속층이 만들어지는 과정을 소결(Sintering)이라고 한다. 한 층의 소결이 끝나면 체임버의 바닥은 아주 미세한 높이로 내려간다. 그 위에 금속 분말이 또 한 번 고르게 퍼뜨려진다. 여기에 다시 레이저를 쏘면 이전에 소결되었던 금속층과 새로운 금속층이 결합한다. 이 과정이 반복되면 점차 입체적인 형상이 만들어진다. 이후 제품에 남은 금속 분말을 털어내 표면을 매끈하게 처리하면 모든 과정이 끝난다.

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