공작기계업계, 금속 3D프린터·로봇으로 신성장동력 확보

팬데믹 이후 제조업 트렌드가 급변하고 있는 가운데 국내 공작기계업계가 전통적인 금속 가공기 외에 신사업을 적극 추진하고 있다. 특히, 4차산업 시대 대표적인 성장동력으로 꼽히는 금속 3D프린터와 로봇 관련 사업이 대표적이다.

5월 23일부터 27일까지 일산 킨텍스 제1,2 전시장에서 개최된 ‘SIMTOS 2022’에서 국내 공작기계업계는 각종 금속 및 부품 가공기계를 포함한 다양한 신제품을 선보였는데, 공작기계업계 ‘빅 3’로 통하는 화천기계와 현대위아, DN솔루션즈는 포스트 코로나 시대를 겨냥한 4차산업 기술 및 관련 제품을 여럿 선보였다.

우선 국내 대표 공작기계업체인 화천기계는 DMLF 방식 금속 3D프린터 신제품 ‘DMX 01’을 선보였다.

화천기계의 ‘DMX 01’은 DED(Directed Energy Deposition) 방식을 개량한 DMLF 방식의 제품이다. DED 방식은 고출력 레이저 빔을 금속 표면에 조사하면 순간적으로 용융지가 생성되는 동시에 금속분말도 공급되어 실시간으로 적층하는 방식으로 용접 방식과도 유사한 공정으로 기존 제품에 덧붙여 적층시켜 나갈 수 있어 보수작업에 활용할 수도 있다.

또, 여러 가지 분말을 동시에 활용하여 실시간으로 합금을 제작하거나 다른 재질을 사용할 수 있는데 DED는 비교적 정밀도가 떨어지므로 후가공이 필요하다는 약점이 있지만, 생산성이 비교적 높고 반복재현성이 우수하며 강도와 충격치가 높은 장점을 가지고 있다.

화천기계의 ‘DMX 01’은 기존 DED 방식 금속프린터의 단점을 개선하여 정밀도를 대폭 개선하고, 슬라이싱 방식을 통해 가공 속도는 더욱 빨라졌다. 그리고 PBF 방식 금속프린터가 진공챔버를 필요로 하고, 출력물 사이즈도 작은 데 반해 ‘DMX 01’은 노출 상태에서도 가공이 가능하다.

화천기계 서정훈 전무는 “신제품 ‘DMX 01’은 기존 PBF 방식의 단점인 적층 속도와 출력물 사이즈를 더 빠르고 크게 하는 한편 DED 방식의 단점이었던 정밀가공 및 번잡한 후처리를 개선한 제품이다. 기존의 금속 3D프린터가 전용 소재를 사용해야 했던 탓에 제조 원가 상승 등 여러 문제가 있었지만 당사의 제품은 소재가 개방되어 있다. 당사가 처음 출시한 금속 3D프린터인 만큼 이번 전시회를 계기로 금속 3D프린팅 사업을 본격 추진할 계획”이라고 말했다.

새롭게 사명을 변경한 DN솔루션즈(구 두산공작기계)는 이번 전시회에서 터닝 가공이 가능한 동시 5축 적층/절삭 하이브리드 머시닝센터 신제품 ‘DVF8000T-AML’을 출시했다.

신제품은 5축 가공에 대한 신뢰성과 생산성을 월등히 향상시켰으며, 친환경 장비 운영을 위해 각 축계에 그리스 윤활을 표준 적용했다. 안정된 구조와 컴팩트한 사이즈의 5축 수직형 머시닝센터로 복잡한 형상의 가공물에서 최고의 제품을 제공한다.

또한 복잡한 형상 가공을 위한 다양한 솔루션을 제공하고 정밀 가공에 적합하며, 사용자 편의성도 향상됐다.

그리고 대형 부품의 절삭 가공 뿐만 아니라 적층 가공도 가능하다. 신제품은 금속 3D프린터로는 DED 방식을 채택하고 있다. 이를 통해 대형 부품을 빠르게 가공할 수 있으며, 절삭가공을 동시에 수행하여 정밀도 또한 향상이 가능하다.

현대위아는 협동로봇과 자율주행 물류로봇(AMR), 제조·물류 융·복합 모바일 로봇 등 스마트 제조물류 로봇을 처음으로 공개했다.

현대위아가 공개한 ‘협동로봇’은 제조 현장에서 안전망이 없이도 작업자를 도와 함께 일할 수 있는 다관절 로봇으로 가반하중(협동로봇이 들어 올릴 수 있는 최대 무게)이 각각 15㎏, 10㎏이다. 사람이 들 수 없는 무거운 작업물을 공작기계 안에 배치하거나, 금형 제품을 만드는 등의 상황에서 주로 사용한다. 신제품은 본체 중량을 최소화하면서도 작업 반경을 1300㎜로 크게 넓힌 것이 특징이며, 충돌감지 센서 등을 새로 개발해 어떠한 상황에서도 작업자와 함께 안전하게 일할 수 있도록 만들었다.

‘자율주행 물류로봇’은 최대 적재 하중이 각각 1,000㎏과 300㎏이며, 자율주행 기술을 이용해 별도의 가이드 없이도 작업장 안을 주행하며 물류를 이송하는 것이 특징이다. 작업 진행은 물류로봇 통합관제시스템을 통해 이뤄지며, 실시간으로 작업장의 지도를 작성하고, 라이다 센서와 3D 카메라를 이용해 충돌을 회피하며 작업을 할 수 있다. 아울러 주변 환경에 따른 최적의 주행경로를 자동으로 설정해 원활한 물류를 지원할 수 있도록 했다.

‘제조·물류 융·복합 모바일 로봇’은 가반하중 15㎏의 협동로봇 2대와 물류로봇을 합쳐 조립 작업 전체를 자동으로 하는 로봇으로 스스로 작업물이 위치한 곳으로 이동해 부품을 가져오고, 다양한 공구를 협동로봇에 체결해 제품 조립 등의 작업을 수행할 수 있다.

이외에도 현대위아는 협동로봇과 물류로봇이 원활하게 생산현장에서 작업할 수 있도록 ‘모바일로봇 스마트 통합관제’ 시스템도 선보였다. 미리 입력한 생산계획에 기반해 물류로봇이 정확하게 움직일 수 있도록 하는 시스템이다. 현대위아는 물류의 우선순위에 따라 로봇이 정확히 작업물을 나르고, 여러 대의 로봇이 동시에 움직일 때도 서로 충돌하지 않을 수 있도록 시스템을 구현했다. 아울러 모든 로봇의 상황을 2D애니메이션을 통해 작업자가 실시간으로 확인할 수 있도록 했다.

한편 29개국 800여 업체가 4,800개 부스 규모로 참가한 ‘SIMTOS 2022’에서는 처음으로 코로나19로 소원해진 대면 네트워크 구축 기회를 확대하고, 내수 및 수출시장 활성화에 기여하기 위해 전시 주제를 ‘Back to the Basics’으로 정했다. 그리고 미래기술과 스마트제조 트렌드를 반영하여 적층제조 기술관을 추가하고, 기존의 6개 품목별 전문관을 ‘7개의 수요자 중심 기술별 전문관’으로 재구성했다.