3D프린터 품은 ‘금속 가공기’ 탄생

현대위아·인스텍 국내 최초 개발.. 공작기계의 정밀도에 편리함 더해
인공 고관절 제작 우선 투입키로

현대위아 제공

현대위아가 공작기계와 3D프린터를 결합한 차세대 금속 가공기 개발에 국내 최초로 성공했다.

현대위아는 금속 3D프린터 전문업체 인스텍과 '3D프린팅 하이브리드 가공기'를 공동 개발했다고 11일 밝혔다. 국내에서 금속 가공의 대표 기술인 적층방식과 절상방식이 접목된 가공기가 개발된 것은 이번이 처음이다.

하이브리드 가공기는 금속 분말을 쌓아 원하는 물체를 만드는 3D프린터와 금속을 공구로 깎아 가공하는 공작기계를 결합한 제품이다. 공작기계가 가진 높은 정밀도와 3D프린터의 편리함을 더한 것이 강점으로 꼽힌다.

현대위아와 인스텍은 산업통상자원부 '글로벌 전문기술개발사업'의 일환으로 2015년 개발을 시작, 4년 만에 결실을 맺었다. 5축 머시닝센터 공작기계에 DED(Directed Energy Deposition)·PBF(Powder Bed Fusion) 등 두가지 방식의 3D프린터 모듈을 합쳐 개발됐다. DED나 PBF 모듈에서 1차 형상을 만든 뒤 공작기계로 정밀하게 깎아 최종 가공물을 완성하는 방식이다.

또 현대위아는 하이브리드 가공기의 '통합제어기'를 통해 공작기계의 주축과 3D프린터 모듈을 동시에 운용할 수 있도록 했다. 제어기가 최종 결과물을 위한 최적의 가공 공구와 방식을 판단하고, 금속 절삭, 적층 가공 등 필요한 작업을 추가적으로 수행할 수 있도록 한 것이다.

효율성을 높이기 위해선 '자동 워크 교환 시스템'을 적용, 공작기계와 PBF모듈을 연결해 동시에 쓸 수 있도록 했다. PBF모듈에서 1차적으로 제작한 제품을 자동 워크 교환 시스템으로 옮겨, 공작기계를 거친 후 최종 완성을 하는 식이다.

현대위아 관계자는 "이전까지는 3D프린터에서 1차 제작을 한 후 작업자가 직접 제품을 꺼내 공작기계로 옮겨 2차 가공을 해야해 제작 시간이 오래 걸리고, 이송 과정 중 정밀도가 떨어지는 단점이 있었다"며 "하이브리드 가공기는 하나의 기계에서 두 가지 일을 동시에 진행할 수 있는 만큼 작업 시간이 대폭 줄어들 것"이라고 설명했다.

현대위아와 인스텍은 하이브리드 가공기를 '인공 고관절' 제작에 우선 투입하기로 했다.

티타늄 소재로 만드는 인공 고관절은 3D프린터와 공작기계를 함께 이용해 만드는 대표적 금속 제품이다.

특히 양사는 오는 2020년부터 하이브리드 가공기를 상용화해 인공 고관절 제조 시장에 본격 뛰어든다는 계획이다.

나아가 향후 산업용 설비와 항공 우주 부품 및 방산 부품 가공시장에서도 활용할 수 있을 것으로 현대위아는 전망하고 있다.

[e-mail] 성초롱 기자