산업을 마킹하는 기업, 제일엠텍
생산·제조·유통 과정에서 제품에 표시할 텍스트, 바코드 등을 인쇄하는 산업용 기계인 ‘마킹기’. 제일엠텍(주)는 산업용 도트 핀 마킹기와 레이저 마킹기 제조 및 판매를 하는 기업입니다. 주로 현대자동차, 기아자동차, 모비스, 위아 등 선박부품, 항공부품 제작사 등 산업현장에 납품 설치 하였으며, 최근에는 휴대용 도트마킹기와 탁상형 레이저마킹기 등을 온라인으로 판매 중입니다. 저렴한 가격으로 승부하는 중국 등 해외 시장까지 치열해진 마킹기 시장, 제일엠텍은 독자적인 기술로 승부하고자 최선을 다하고 있습니다.
기술로 승부하기 위한 선택, Formlabs Fuse 1+ 30W
제일엠텍의 장점인 기술을 널리 알리기 위하여, 제품 출력 방식에 심혈을 기울였습니다. 타 업체들이 활용하는 사출금형 제품은 초기 금형 제작비용이 많이 지출되며, 제품의 수정 및 변형도 쉽지 않은 문제들이 있었습니다. 기존의 휴대용 마킹기 제품들에는 알루미늄을 베이스로 제작을 하였지만 너무 무거워 경량화 작업을 위한 3D프린터 활용이 필요했습니다. 이후 FDM 방식의 3D 프린터를 사용하여 제품 개발을 했는데 여러 단점이 발견되었습니다.
FDM 프린터로 만든 제품은 떨어뜨리면 바로 파손이 되거나 제품의 결이 눈에 띄는 등 내구성과 표면 품질이 좋지 않았고, 섬세한 작업이 어려웠습니다. 그렇게 다른 방식의 3D 프린터를 알아보다가 2023년 킨텍스에서 열린 전시회에 참여했는데 Formlabs의 SLS 방식 3D 프린터를 알게 되었습니다. 샘플 제작 의뢰를 통해 출력물 샘플을 받아서 테스트 후 Formlabs의 Fuse 1+ 30W 제품을 구매하게 되었습니다.
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SLS 3D 프린터 Fuse 1+ 30W (오른쪽)과 SLS 후처리 장비 Fuse Sift (왼쪽)가 설치 된 3D 프린팅 작업실 |
자유로운 수정, 높아진 완성도
Fuse 1+ 30W의 가장 큰 장점은 자유롭게 수정 가능하다는 점입니다. 자유롭게 제품을 수정하고 개발하여 외관적으로 높은 완성도를 보여줍니다. FDM 방식 프린터에선 해외에서 퀄리티가 저하되어 보인다는 평가를 들었지만, Formlabs의 SLS 프린터를 사용한 이후해외 업체에서도 만족한 사례도 그 이유일 것입니다. FDM 내부가 비어있는 형식이 많아 내구성이 떨어지는데, SLS는 내부가 꽉 채워져 내구성도 바람직합니다.
후처리가 쉽다는 점도 장점입니다. 제품 개발에 레진 타입의 3D 프린터도 고려했는데, 레진은 경화 작업이 까다로워 장비에 비용이 더 많이 들어갑니다. SLS 방식의 3D 프린터인 Fuse 1+ 30W는 제품 출력 할때 지지대가 없어 출력 후 털어내기만 하면 후가공 없이도 사용이 가능하며 분말도 재사용할 수 있습니다. 제작 시간 단축에도 도움이 되었습니다. 알루미늄 가공 업체는 3~4주, FDM 방식 프린터가 2.5일에 1개가 걸린다면, Fuse 1+ 30W는 2개를 뽑는데 1.5일이 소요됩니다.
효율적인 작업 시간, 빠르고 정확한 3D 프린팅
제작 시간 단축에도 도움이 되었습니다. Fuse 1+ 30W은 1회 프린팅을 할 때 부품 2개가 출력되는데, 출력 시간은 15시간 소요됩니다. 이 시간이면 프린팅을 시작하고 퇴근하면 바로 다음 날 출력된 부품 2개를 활용할 수 있는 정도입니다. 이렇게 부품을 출력하고 후처리, 후가공 후 마킹기에 부착하기까지 작업 기간이 대략 1.5일 입니다. 알루미늄 가공 업체는 3~4주, FDM 방식 프린터가 2.5일에 1개가 걸렸으니 시간 절약이 꽤 되는 셈입니다. 이런 방식으로 평균 일주일에 프린터를 4회 돌려서 8개 부품을 만들었습니다.
3D 프린터를 고려할 때 중요한 부분은 빌드 볼륨(출력 가능한 크기)입니다. Fuse 1+ 30W는 빌드챔버 (165 × 165 × 300 mm) 크기 내의 부품을 출력할 수 있습니다. 제일엠텍의 경우 도트 마킹기 부품 2개를 출력하기 위해서는 부품을 빌드챔버 공간 안에 들어가도록 정렬을 하면 됩니다. 제일 엠택이 주로 출력하는 부품의 크기는 154 x 108 x 270 mm입니다. 해당 부품은 Fuse 1+ 30W 빌드 챔버 (출력 공간, 최대 165 × 165 × 300 mm)에 2개까지 채워지는데, 그래서 프린팅 1회에 2개 대형 부품을 안전하게 출력할 수 있습니다.
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| 제일엠텍의 경우 154 x 108 x 270 mm 크기의 부품을 출력합니다. | 해당 부품은 Fuse 1+ 30W 빌드 챔버 (출력 공간, 최대 165 × 165 × 300 mm) 안에 2개 까지 정렬하여 채울 수 있으며, 프린트 1회에 부품 2개를 출력할 수 있습니다. |
가볍고 튼튼한 내구성은 재료에서 온다, 나일론 12 파우더
제품 소재로는 나일론 12 파우더를 사용했습니다. 나일론 12 파우더는 일반용 다목적 소재이며 고도의 섬세한 표현이 가능하고 치수 정확도가 뛰어납니다. 환경 안정성을 겸비하였으며 파트의 내구성이 좋아 기능성 프로토타입 제작과 최종 사용 생산에 모두 사용할 수 있었습니다. FDM 3D 프린팅으로 만든 부품은 층간 적층 강도가 약해서, 사용하다가 적층 된 부분이 갈라질 위험이 있습니다. 반면, 나일론 12 파우더를 사용한 부품 내부는 나일론 소재로 FDM 출력 대비 층간 접착력이 강해서 실사용 부품으로 사용할 만큼 내구성이 강합니다.
나일론 12 파우더로 3D 프린팅 부품을 사용했을 때 눈길을 끈 요소 중 하나는 ‘가벼움’이었습니다. 기존 알루미늄 부품을 사용할 때보다 나일론 12 파우더 부품을 사용하여 3D 프린팅 한 도트 마킹기가 600 그램이나 더 가벼웠습니다. 휴대용 마킹기 "MKP-064" 제품에 나일론 12 파우더 소재를 사용하여 베이스를 출력하였는데, 가볍고 우수한 강도를 가지고 있어 휴대성이 좋은 제품을 만드는데 탁월합니다.
마무리까지 훌륭한 Fuse 1+ 30W의 부품, 제일엠택의 미래는
이렇게 만들어진 부품은 출력물의 완성도에서 차이가 납니다. FDM 프린터로 인쇄한 부품은 완성도와 마감이 깨끗하지 않습니다. 특히 서포트를 제거한 부분에 스크래치가 남습니다. FDM 타입 3D 프린터의 경우 출력이 완성되면 본체에서 서포트를 떼거나 도구로 파내어 제거하는 작업을 해야 합니다. 이 과정에서 출력물 표면을 손상시키는 경우가 자주 발생하죠. 반면 SLS 타입 3D 프린팅은 이런 서포트 없이 바로 부품 본체만 프린트해냅니다. 마무리까지 출력물의 완성도를 높여주는 것이 Fuse 1+ 30W의 강점입니다.
기술부 과장, 제일엠텍
“타 업체들이 활용하는 사출금형 제품은 제작이 느리고 무겁다는 문제가 있었고, FDM 3D 프린팅은 내구성과 완성도가 문제였습니다. 폼랩을 도입하여 경량화, 내구성 문제를 해결했고 빠르게 부품을 제작할 수 있었습니다.”
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Fuse 1+ 30W SLS 방식 3D 프린터로 출력(왼쪽), 타사 FDM 방식 3D 프린터로 출력(오른쪽) | |
앞으로 Formlabs의 3D 프린터를 레이저 마킹기 등 다양한 형태의 마킹기에 활용 예정입니다. 제일엠텍이 앞으로 더 다양한 마킹기를 제조할 수 있도록 Formlabs도 개발에 박차를 가하고자 합니다.
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[출처] https://formlabs.com/kr/blog/jeil-mtech-dot-peen-marking-machine/
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