금속 와이어를 방울로 쌓는 Mk1, 비용 절감 수치의 기준
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금속 3D프린터에 가루 대신 와이어를 넣으면 무엇이 달라질까. Vader Systems의 Mk1은 알루미늄 합금 와이어를 녹여 방울로 쌓는다. RIT가 발표한 원재료비 절감은 이 방식과 분말 방식의 비용 비교가 아니라, Mk1에 쓰는 와이어를 바꾼 결과다. 이 글은 RIT가 공개한 자체 자료를 바탕으로 한다.
RIT는 2017년 6월 초 AMPrint Center에 첫 Mk1을 설치했다. 당시 RIT와 Vader Systems가 다루던 과제에는 금속 분말의 높은 가격과 이를 처리할 수 있는 적층제조 장비의 필요성이 포함됐다.
AI 개념 이미지: 알루미늄 합금 와이어가 녹아 금속 방울로 쌓이는 과정을 보여준다. 실제 Mk1 장비를 촬영한 사진은 아니다.
금속 방울 분사 방식은 어떻게 작동하나
작동 모습은 필요한 곳에 잉크 방울을 찍는 프린터와 닮았다. Mk1은 금속 와이어를 고온 세라믹 챔버에서 녹이고, 작은 세라믹 구멍으로 녹은 금속을 내보내 한 층씩 쌓는다. 저항 가열로 금속을 녹이고 전자기력을 이용해 방울을 분사한다.
Mk1에서는 출발 재료가 분말이 아닌 와이어이고, 금속을 놓는 방식도 녹은 방울의 분사다. 두 공정의 차이는 여기까지 확인할 수 있지만, 자료에는 동일 부품의 총제조비를 맞대어 계산한 결과가 없다.
RIT는 금속 분말의 가격이 높은 편이고 분말을 융합하는 공정에도 시간이 오래 걸린다고 설명했다.
3D프린팅 원재료비는 어떻게 줄었나
RIT와 Vader Systems는 Mk1 설치 전에 약간 더 굵은 와이어가 들어가도록 장비를 개조했다. RIT는 새로 쓸 수 있게 된 와이어의 가격이 이전 와이어의 약 4분의 1이어서 원재료비가 75% 줄었다고 밝혔다. 절감률의 분모는 종전 와이어 비용이다.
따라서 와이어 구매비가 낮아졌다는 사실만으로 출력 시간이나 완성 부품의 가격 변화까지 알 수는 없다. 알루미늄 합금 부품의 제작 방식을 비교할 때 아이컨택은 이 수치를 원재료 항목에만 적용하고, 부품 전체 견적은 별도로 읽는 편이 정확하다고 본다.
출력한 합금과 개발하려던 재료
자료에서 당시 출력 중이라고 밝힌 재료는 알루미늄 합금 4043, 6061, 7075다. 구리 같은 고온 금속과 다중 노즐 프린터는 연구개발 대상으로 제시됐다. 현재 쓰는 재료와 앞으로 넓히려는 재료를 구분해야 Mk1의 적용 범위를 읽을 수 있다.
RIT의 Denis Cormier는 가볍고 강한 일부 항공우주 합금이 굳는 과정에서 균열을 일으켜 적층제조가 어렵다고 설명했다. 그는 금속 방울 분사로 이런 합금을 가공할 가능성을 전망했다. 당시 발표한 가공 성과는 아니었다.
Cormier는 당시 단일 노즐을 여러 개로 늘리면 부품당 비용을 낮출 수 있다고 내다봤다. 노즐 하나를 열 개로 늘릴 경우 제작 속도가 열 배가 되고 제작 시간이 10분의 1이 된다는 설명은 RIT가 소개한 가정으로, 실제 다중 노즐 생산 결과를 뜻하지 않는다.
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