AM 스튜디오를 활용한 금속 3D 프린팅
이번 호에서는 새롭게 등장한 PBF 머신을 지원하는 데이터 전처리 소프트웨어인 AM 스튜디오(AM-Studio)의 특징과 워크플로에 대하여 살펴보고자 한다.
■ 유병주
태성에스엔이 적층제조센터(DfAM)의 소장이다. 구조해석 분야의 오랜 경험과 통찰력을 바탕으로 금속적층제조 분야의 설계, 해석 및 3D 프린팅 소재, 제품에 대한 연구를 총괄하며 다양한 국책지원사업에 참여하고 있다.
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■ 황우진
태성에스엔이 적층제조센터(DfAM)의 전문가로서 설계부터 제작까지 수반되는 Additive Solutions 전문 해석을 담당하고 있다. AM 교육 담당과 함께 DfAM 및 제조 성공 사례를 발굴하며 DfAM의 표준을 제시하고 있다.
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금속 PBF 기술과 전처리기의 등장
금속 적층제조(Additive Manufacturing)에 관심이 있는 분들이라면 한번쯤은 EOS의 DMLS, GE 애디티브(GE Additive)의 LaserCUSING, SLM 솔루션즈(SLM Solutions)의 SLM 그리고 3D시스템즈의 DMP를 들어보았을 것이다. 세계적으로 유명한 금속 적층제조 장비 제작사와 각 제작사가 보유한 적층제조 기술을 의미한다. 이러한 기술을 하나로 묶어서 ASTM F2792에서는 PBF(Powder Bed Fusion) 방식으로 명명하고 있다.
PBF로 명명되는 금속분말 적층제조 방법의 뿌리는 1995년으로 거슬러 올라간다. 이 때 지금까지 유명한 2개의 이름이 세상에 드러나게 되었다. 첫 번째는 EOSINT M250이라는 세계 최초의 금속 적층제조 머신이다. 이 장비는 독일 EOS의 DMLS(Direct metal Laser Sintering) 기술을 이용하여 PBF 장비를 최초로 시장에 출시한 것이다.
한편 독일 프라운호퍼 레이저 기술 연구소(Fraunhofer ILT)에서 3명의 연구원이 SLM(Selective Laser Melting)이라는 기술로 특허를 출원하였다. 1년 뒤 ILT SLM 프로세스에 대한 기본 특허를 받았으며, 이후 이 연구를 진행한 공동발명가들이 창업 또는 스핀오프를 하면서 우리가 알고 있는 여러 PBF 전문 회사들이 생겨나게 되었다. 이러한 이유에서 SLM이라는 특허 기술은 회사의 이름뿐만 아니라 PBF를 표현하는 다른 이름으로 널리 사용되고 있다.
PBF 머신의 발전과 함께 소프트웨어(여기서는 데이터 전처리기, data pre-processor)도 빠르게 개발되었다. 대표적인 전처리기는 머티리얼라이즈(Materialise)의 매직스(Magics)이다. 머티리얼라이즈는 시장의 흐름과 고객의 요구에 맞추어 꾸준히 제품을 개발하였다. 현재까지 여러 특색 있는 PBF 머신 개발회사가 생겨난 것에 비해, 데이터 전처리는 머티리얼라이즈의 매직스가 독점적 위치를 차지하고 있다.
2010년대 후반에 이르러 유럽에서는 전처리기 시장에서 새로운 움직임이 일어났다. 이 중 하나는 CADS의 AM 스튜디오(AM-Studio)의 등장이다. 이 전처리기의 개발 역사는 PBF 장비의 예처럼 흥미롭다. 2016년에 독일 SLM 솔루션즈와 CADS간의 합작투자회사인 ‘SLM 솔루션즈 소프트웨어(SLM Solutions Software)’가 설립되었다. 이 합작회사는 2018년에 데이터 전처리 소프트웨어인 Additive Designer(애디티브 디자이너)를 출시하였다. 2019년 CADS가 SLM 솔루션즈 소프트웨어의 전체 지분을 인수하면서 합작은 종료되었으며, CADS의 100% 자회사인 ‘CADS 애디티브(CADS Additive)’로 이름을 변경하게 된다. 인수 후 1년 뒤인 2020년에 CADS 애디티브는 스탠드얼론(stand-alone) 프로그램인 AM 스튜디오를 출시하였다. CADS에 따르면 AM 스튜디오는 EOS, SLM 솔루션즈, 트럼프(Trumpf), 디엠지 모리(DMG Mori) 머신과 완벽한 호환을 이룬다고 한다. 이로써 PBF 장비를 운영하고 있거나 앞으로 고려 중인 고객에게는 데이터 전처리기에 대한 선택권이 하나 더 추가되었다.
AM 스튜디오의 특징과 기능
금속 3D 프린팅에 있어서 제작을 위한 최적의 배치와 서포트 설계는 매우 중요한 단계로서, 설계한 제품이 금속 3D 프린팅을 통해 정상적인 완성품이 되어 나오는 데에 중요한 역할을 한다. 이제부터 AM 스튜디오를 활용하여 금속 3D 프린팅 배치 최적화 및 서포트 설계 방법을 소개하고자 한다.
먼저 AM 스튜디오는 사용자가 배치 및 서포트 설계부터 네스팅(nesting), 빌드 전략(build strategy) 설정 및 슬라이싱 뷰어까지 전 과정을 쉽게 접근하고 다룰 수 있는 프로그레스 바(Progress Bar) GUI로 이루어져 있으며, 프로그레스 바의 순서대로 작업을 진행하는 워크플로를 가지고 있다.(그림 1)
그림 1. AM 스튜디오의 워크플로
