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엠쓰리파트너스(주), “DMLS 형상 적응형 냉각 시스템”을 이용한 스프루 부시 출시
작성자 : 이용우
2023-08-07 |
조회 : 641
- 3D 프린팅 기술과 CNC 가공을 통한 금형 내 최적화된 냉각 채널 생성 실현
플라스틱 및 금속 3D 프린팅과 CNC 정밀 금속가공을 결합한 금형 제작 및 사출성형, 후가공까지 원스톱 서비스가 가능하여 고객의 제품 개발 및 양산품 제작에 최적의 파트너로서 최선의 노력을 다하고 있는 엠쓰리파트너스(주)(M3 Partners; 이상한 대표이사 www.m3pn.com 이하 엠쓰리파트너스)가 최근 금속 3D 프린팅을 활용해 사출 냉각 시간을 줄이면서 품질도 향상시킬 수 있는 최적의 DMLS(Direct Metal Laser Sintering) Sprue Bushing 제작을 완료하고 모듈 형태로 판매를 본격 시작했다.
몇 년 전부터 국내외 연구진에 의해 사출성형 생산성 향상 및 변형 최소화를 위한 ‘형상 적응형 냉각 채널을 가진 금형 기술’에 대한 연구개발 및 적용이 활발하게 진행되고 있다.
사출성형에 있어 냉각 시간이 전체 사출 공정의 50% 이상을 차지하고 있다. 이렇게 큰 비중을 차지하고 있으나 기존의 제작방식인 CNC에 의한 금형의 경우 가공 방법 및 공구의 제약으로 인해 냉각 채널의 형상이 직선 형태로, 사출 제품에 온도편차가 발생하고 이러한 원인으로 제품의 품질이 저하되는 형태를 나타낸다.
하지만 3D 프린팅 기술을 적용하는 경우 금형 내 냉각 코어(Cooling Core)의 내부에 좀 더 최적화된 자유로운 냉각 채널을 구현할 수 있어 금형 표면을 따라 냉각수 흐름을 효과적으로 배치해 냉각 효율을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 사이클 타임 감소 및 금형 내 냉각 속도 차이에 따른 열변형도 대폭 절감하여 불량을 최소화하고 생산성을 극대화할 수 있다.
이에 이번에 엠쓰리파트너스가 개발, 시장 확대에 나서고 있는 DMLS(Direct Metal Laser Sintering) Sprue Bushing은 바로 사출 금형에 적용, 사출성형 현장에서 사용이 가능한 제품으로, 이의 확대 적용 실현이 크게 기대되고 있다.
DMLS 형상 적응형 냉각 시스템을 적용한 Sprue Bushing
DMLS 형상 적응형 냉각 시스템은 금속 3D 프린팅 기술을 이용하여 냉각 시스템 및 Flow Channel을 적용한 금형에 CNC 가공을 접목하여 사용자의 조건에 맞게 실현하는 기술이다.
기존에는 냉각 채널을 X, Y, Z 방향 직선 드릴 가공만 할 수 있었지만, DMLS 형상 적응형 냉각 시스템은 금속 3D 프린팅 기술을 적용하여 직선 가공은 물론 곡선 라인, 원형, 사각, 오각형 등 자유롭게 냉각 채널을 생성할 수 있다.
이러한 최적의 냉각 채널 설계를 함으로써 생산 원가 절감 및 안정적인 품질, 생산성 향상에 기여하는 기술로서, 엠쓰리파트너스만이 고객 맞춤형 원스톱 프로세스를 제공하고 있다.
DMLS(Direct Metal Laser Sintering) Sprue Bushing은 메탈 3D 적층 제조 기술을 이용하여 내부 형상 적응형 냉각 시스템을 갖춘 일체형 단일 구성품으로, 복잡한 금형의 냉각 채널을 금속 3D 프린팅을 통해 자유롭게 구현하여 플라스틱 수지가 제품에 유입될 때 주입로에서 열이 표면에 훨씬 더 균일하게 분산되고, 스프루 런너가 빠르게 냉각됨으로써 사출 금형의 Sprue Cooling 시간 및 성형 Cycle 시간을 단축시켜 생산성을 높이고 비용을 줄이며, 안정적인 온도 제어로 사출품의 품질 안정화와 함께 실 딸림, 런너크랙 등의 불량 방지로 불량률 감소를 실현할 수 있다.
DMLS Sprue Bushing이 필요한 경우는, ▲ 제품 사이클 시간이 짧고 런너 고화 시간이 긴 금형의 경우 ▲ 대량 생산 제품 경우 생산성 향상을 위해 냉각 시간을 단축하고자 하는 경우 ▲ 공정 원가 절감에 있어 제품 원가 경쟁력 개선 활동을 하는 경우 ▲ 복잡한 확산 접합(브리징) 방식에서 간단한 DMLS 냉각 방식으로 변경하고자 하는 경우 등이 있다.
엠쓰리파트너스만이 가능한 고객 맞춤형 원스톱 프로세스 제공
엠쓰리파트너스는 최적화된 금형 설계 및 해석을 위해 지멘스(SIEMENS) 社의 설계 프로그램인 NX와 구조해석용 SIMCENTER, 사출성형 해석, 냉각 해석 및 냉각 채널 자동화 설계를 위한 Moldex 3D를 도입했고, 금형 가공 및 사출 관련 초정밀 3·5축 가공 설비와 성형 연삭 및 평면 연삭기, CNC 방전기, 사출성형기 등을 갖추고 있어 현재 기존 금형에서 적용하기 어려웠던 형상 적응형 냉각 채널을 적용한 금형 코어와 스프루 부시(게이트 부시)의 성능과 효과에 대해 다양한 실체적 검증을 진행하고 있다.
또한 엠쓰리파트너스의 금속 3D 프린팅 공정은 금형 제작 생산성 향상을 위해 양산에 최적화된 EOS 사의 ‘M290’을 포함해 ‘M300-4’, DMG MORI의 ‘Lasertec 65 3D Hybrid’ 하이브리드 DED 장비까지 갖추어 금형 제작 생산성을 한층 더 높였다.
최근에 도입한 금속 3D프린터 M300-4 장비는 기존의 M290보다 158% 빠르게 동시에 2개의 제품을 생산할 수 있어 더욱 형상 적응형 냉각 채널 제작에 적용하기에 최적화된 시스템이다.
‘M3 Partners’의 심은 교차한 이니셜 ‘L(=Limit)’을 역상과 반전으로 형상화하여, 형식에 얽매이지 않는 무한 상상력으로 함께 소통하고 공유하며 만들어나가는 것으로써, 열정의 핫 핑크(Hot Pink) 색상과 첨단의 보라(Purple) 색상으로 엠쓰리파트너스만의 가치 구현의 의지를 담고 있다.
또한 ‘M3 Partners’의 영문 로고 타입은 ‘Model’ · ‘Metal’ · ‘Mold’ 세 가지를 뜻하는데, 여기서 ‘Model’은 ‘CNC’, ‘3D Printing’ 등 다양한 제조과정의 의미를 담고 있다.
