알에프메탈, PBF 금속 3D프린터 사업 본격 추진

알에프메탈, PBF 금속 3D프린터 사업 본격 추진

  • 뿌리산업
  • 승인 2022.02.21 12:24
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기자명 엄재성 기자 jseom@snmnews.com
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금속 3D프린터 ‘Vulcan500’과 ‘Vulcan300’ 개발
의료, 기계부품, 자동차, 항공, 에너지/플랜트, 조선 등 전 산업 분야에 적용 가능

알에프메탈(대표이사 조준상)이 PBF 방식의 금속 3D프린터 사업을 본격 추진한다.

경기도 화성시 동탄에 소재한 자동차 부품업체 씨와이오토텍의 자회사이자 금속 3D프린터 제조업체이인 알에프메탈은 2019년부터 준비되어 금속 적층 제조의 대량 양산을 목표로 관련 장비 개발 및 적층 임가공사업을 진행하고 있다.

알에프메탈은 금번에 대량 양산의 핵심 장비인 PBF 방식의 금속 3D프린터 ‘Vulcan500’과 ‘Vulcan300’을 개발했다.

알에프메탈의 PBF 금속 3D프린터 ‘Vulcan500’. (사진=알에프메탈)
알에프메탈의 PBF 금속 3D프린터 ‘Vulcan500’. (사진=알에프메탈)

금속 3D프린터 ‘Vulcan500’은 금속 적층제조용 대형 양산장비로 출력물 사이즈가 520x320x320mm(LxDxH)에 달하는 국내에서 최대 규모의 제작 베이스를 가지고 있는 설비이다.

이 설비는 대량양산을 목표로 하고 있으며, 제작 속도의 향상을 위하여 2개의 400W 레이저를 장착했고, 장비의 연속 생산으로 설비 가동율을 높이기 위해 적층 챔버 카트리지 형태의 구조를 가지고 있다.

또한 최적화된 챔버 내의 가스 플로우(Gas flow), 장기 사용 가능한 집진시스템, 방폭 안전 장치, 방화장치, 공정 검사를 위한 다중 조명 제어 시스템을 모두 갖춘 컴팩트한 구조의 장비이다.

‘Vulcan300’은 중형 사이즈 모델로, 출력물 사이즈가 300x300x300mm(LxDxH)이다.

알에프메탈의 PBF 금속 3D프린터 ‘Vulcan300’. (사진=알에프메탈)
알에프메탈의 PBF 금속 3D프린터 ‘Vulcan300’. (사진=알에프메탈)

특히, ‘Vulcan300’ 장비는 1.2kW 금속 적층제조 전용 레이저를 적용하여 레이저 빔 형태를 ‘M-Shape’ 및 가우시안 형태로 가공 부위별 변환이 가능하다.

보통의 레이저는 가우시안 형태의 에너지 밀도를 가지고 있다. 가우시안 레이저 빔은 에너지 밀도가 작을 때는 에너지 밀도를 높이는 효과가 있으나, 레이저 파워가 500W 이상일 경우에는 중앙 부분의 에너지 밀도가 높아져 불필요하게 깊이 가공되는 현상이 있다.

이를 해결할 수 있는 것이 ‘M-Shape’ 형태의 레이저 빔이다. ‘M-Shape’ 형태의 레이저빔은 종단면의 에너지 분포가 도넛 형태를 가졌다고 해서 ‘도넛 빔(Donut beam)’이라고도 불린다.

M형 빔은 에너지의 밀도를 넓게 가지고 있어 가공 시 불필요하게 깊이 들어가지 않고 넓은 면적에 에너지를 분배할 수 있다.

이 기능은 금속 적층 가공부의 내부는 250um의 M형 레이저 빔으로 가공하고 정밀도가 필요한 외부는 50um 이내의 작은 빔으로 금속 적층 가공이 가능하다. 알에프메탈은 금속 적층 가공에서 실시간 레이저빔 변환기술을 적용하였다. 이로서 그동안 빠른 적층 가공을 필요로 했던 산업 수요 충족이 가능하다.

또한 최대 1.2kW의 레이저 출력을 낼 수 있어 높은 전기전도도와 열전도율로 전자, 항공우주, 자동차 등 다양한 산업에서 활용 가능한 구리 소재 제작도 가능하다.

이외에도 알에프메탈은 금속 3D프린팅의 가장 어려운 문제인 써포트 제거자동화 후처리 장비를 개발 중에 있다. 그리고 카트리지 및 적층 제조품의 디파우더(Depowder) 장비 및 적층 공정 모니터링에 관한 개발을 진행하고 있다.

알에프메탈은 “이번에 개발 완료된 장비 및 공정 기술은 의료, 기계부품, 자동차, 항공, 에너지/플랜트, 조선 등 전 산업분야에 적용 가능하며 대량 양산을 목적으로 하고 있다”고 밝혔다.

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