3D프린터를 이용한 사출성형 및 프레스 가공용 몰드 제작

현재 3D프린터 기술의 가장 큰 단점은 바로 생산성입니다. 기본적으로 1회 하나의 데이터를 출력하는 것을 기본으로 하기 때문에 같은 모양의 제품을 여러 개 만드는 것에 있어서 문제가 있는데요. 사실 산업용 3D프린터에서는 이런 생산성을 어느 정도 극복할 수 있는 방법이 있습니다.

바로 3D프린터로 제품의 모형이 아닌 제품을 대량으로 가공할 수 있도록 사출성형을 위한 몰드를 제작하거나 프레스 가공을 위한 몰드를 제작하는 것인데요. 스트라타시스에서 실제로 산업 현장에서 사출성형과 프레스 가공을 위한 몰드를 선보였습니다.

폴리젯방식에 디지털 ABS 재료를 이용해 만든 몰드로 일반 ABS성형 및 연성이 좋은 금속의 프레스 가공으로 사용되고 있다고 합니다. 산업체 입장에서 소량 규모를 생산하기에 적합하고 디지털 ABS는 엔지니어링 플라스틱으로 내구성에서 몰드로 사용하기에 큰 무리가 없다고 합니다.

1. 3D프린터를 이용한 사출성형 몰드

폴리젯방식의 3D프린터인 Connex2에 디지털 ABS를 사용했으며 출력 시간은 총 10시간 20분이 걸렸다고 합니다. 아시겠지만 이런 사출성형용 몰드를 기존 방식으로 제작하려면 사실상 일주일 이상을 감안해야 합니다.

2. 3D프린터로 만든 프레스 가공을 위한 몰드

프레스를 이용해 금속을 가공할 수도 있습니다. 물론 우리가 흔하게 볼 수 있는 금형 프레스의 성능을 기대하기에는 무리가 있습니다. 아무리 엔지니어링 플라스틱이라고 해도 금속 프레스의 압력을 견딜 수는 없기 때문입니다. 하지만 알루미늄과 같이 연성이 높은 금속의 경우에는 직접 소형 프레스를 가지고 프레스 가공이 가능합니다.

또 하나 이런 작업이 유용한 분야는 바로 프레스 몰드 제작 단계입니다. 대형 프레스 가공을 위한 금형 몰드의 경우 비용도 높고 실제 프레스 제작 시 발생할 수 있는 다양한 위험 요소를 사전에 발견에 금형을 제작하는 것이 매우 중요합니다. 그래서 이렇게 실제 몰드의 축소형을 제작해 시뮬레이션 함으로써 사전에 많은 문제점을 예방할 수 있습니다.

이런 방식의 틀을 제작하는 것은 사실상 FDM으로는 한계가 있습니다. 비록 PEEK와 같은 엔지니어링 플라스틱을 사용할 수 있는 FDM방식의 3D프린터가 다수 선보이고 있지만 이렇게 몰드로 사용하기 위해서는 높은 정밀도와 표면처리 수준이 담보되어야 하는데 지금 나와있는 엔지니어링 플라스틱용 FDM 3D프린터의 출력 수준을 보면 정밀도가 떨어지는 것은 물론 재료의 특성상 후가공 처리하는 것 또한 매우 어렵기 때문입니다.

이렇게 산업용 3D프린터는 사실 흔하게 접하는 FDM 방식이나 DLP방식의 3D프린터와는 접근 방식이 조금 다른 측면이 있습니다. 3D프린터에 관심이 있으신 분들은 꼭 개인용이나 교육용으로 사용되는 3D프린터 이외에 산업용(일반 FDM 제외)으로 분류되는 제품들을 경험해 보는 것을 추천드립니다.