글로벌 적층제조(3D 프린팅) 솔루션 기업 3D Systems(NYSE: DDD)는 미국 방산 부품 제조업체 엘멧 테크놀로지스(Elmet Technologies, 이하 엘멧)가 극초음속 비행체용 항공우주 부품 생산을 위해 금속 3D 프린터 'DMP Flex 350 Triple'을 도입했다고 31일 밝혔다.
엘멧은 해당 장비를 활용해 고성능 초내열 소재인 C103의 적층제조 공정을 적용할 계획이다. 현재 장비와 소재에 대한 적격성 평가 및 인증 절차를 진행 중이며 관련 절차를 마치는 대로 올해 안에 부품 생산을 시작한다는 방침이다.
업체에 따르면 엘멧은 지난 8년간 3D Systems의 애플리케이션 혁신 그룹(AIG, Application Innovation Group)과 협력해 C103 소재의 적층제조 공정 개발을 진행해 왔다. 이를 통해 소재 특성에 맞는 공정 파라미터를 구축했으며 생산 공정 적용을 위한 기반을 마련했다.
C103은 니오븀을 주성분으로 하프늄과 티타늄을 첨가한 초내열 합금이다. 높은 온도에서도 기계적 특성을 유지하는 소재로 알려져 있으며 극초음속 비행체와 항공우주 부품 등 고온 환경이 요구되는 분야에서 사용되고 있다.
스콧 옴(Scott Ohm) 엘멧 R&D 매니저는 "3D시스템즈(3D Systems) AIG와의 지속적인 연구를 통해 C103 소재의 최적 파라미터를 확보했다"며 "기존 연구 성과를 바탕으로 신규 도입된 DMP Flex 350 Triple에서 빠르게 양산 체제로 전환할 수 있을 것"이라고 밝혔다.
이번에 도입되는 'DMP Flex 350 Triple'은 350x350x350mm의 빌드 크기와 3개의 레이저를 탑재해 높은 생산성을 자랑한다. 특히 챔버 내 산소 농도를 25 ppm 미만(평균 0~6 ppm 수준)으로 극도로 낮게 유지하는 최첨단 극저산소 기술이 적용됐다. 이러한 극저산소 환경은 C103과 같은 고융점·반응성 금속의 산화를 방지해 정밀한 금속 화학 성분 제어와 뛰어난 표면 마감을 가능하게 하며, 분말 재사용률을 대폭 끌어올린다. 엘멧은 이 장비를 활용해 극초음속 비행체용 대형 열교환기를 집중 생산할 예정이다.
옴 매니저는 "장비와 소재, 공정에 대한 적격성 평가를 수개월 내 완료하고 이어 NASA 6030 인증까지 획득할 예정"이라며 "이는 3D시스템즈(3D Systems)의 항공우주·국방 전문가들과의 협업이 가져다준 압도적인 공정 단축 성과"라고 강조했다.
3D시스템즈(3D Systems)의 금속 적층(DMP) 기술은 기존 브레이징(Brazing) 등 전통 공정 대비 조립 단계를 줄이고 얇은 벽 구조 및 복잡한 열전달 형상을 단일 부품으로 구현할 수 있다. 이를 통해 리드 타임 단축, 비용 절감, 부품 신뢰성 향상은 물론 지식재산권(IP) 보호와 해외 공급망 의존도 감소 효과까지 거둘 수 있다.
마이크 셰퍼드(Mike Shepard) 3D시스템즈(3D Systems) 항공우주·국방 부문 부사장은 "이번 협력은 금속 적층 제조를 통해 항공우주 설계 및 생산에서 확실한 경쟁 우위를 확보한 대표적 사례"라며 "DMP 시리즈의 독보적인 극저산소 공정 기술은 C103을 포함한 고반응성 고융점 합금 부품 제조에 최적화된 솔루션"이라고 평가했다.
한편, 엘멧은 자체 소재 기술과 3D시스템즈(3D Systems)의 DMP Flex 350 Triple 시스템을 통합함으로써 미국 방위산업 기반의 공급망 안정성을 한층 강화하고 툴링 없는 신속한 국산화·현지화 생산 체계를 완성해 나갈 방침이다.
3D시스템즈(3D Systems)는 약 40년 전 설립자 척 헐(Chuck Hull)이 세계 최초로 3D 프린팅 기술을 발명한 이래 적층 제조 산업의 혁신을 주도해 오고 있다. 현재는 의료, 항공우주, 국방, AI 인프라 등 고부가가치 시장을 선도하는 글로벌 솔루션 파트너로서, 산업별 맞춤형 소프트웨어와 소재를 결합한 통합 기술력을 선보이고 있다.
황지혜 기자 jhhwang@segye.com
