1. 서론
최근 모든 산업 영역에서 디지털 전환이 급속히 진행되고 있다. 주조산업에서도 디지털 전환이 시급한 상황으로 최근 3D 프린팅 기술 접목을 통한 주조공정 혁신이 이뤄지고 있다. 본 글에서는 샌드 3D 프린팅 기술을 기반으로 한 주조공정의 디지털 전환에 대해서 알아보고자 한다.
2. 3D 프린팅 기술 융합이 필요한 이유
2000년대에 들어서면서 시장의 세계화, 지역화, 개인화 추세가 동시에 형성되면서 제조업의 복잡도가 매우 높아졌고, 더이상 자동화 개념만으로는 대응하기 어려운 상황이 되었다. 이를 대응하기 위해 4차 산업혁명 개념이 등장했고, 빠른 속도로 전 산업으로 확산되기 시작했다. 4차 산업혁명은 IT 기술을 근간으로 하기 때문에 디지털 전환은 필수다.
주조산업도 세상의 변화에 편승하기 위해서는 디지털 전환의 흐름을 거스를 수는 없다. 특히 3D 업종이라는 인식으로 인해 전문인력 및 청년인력이 감소하고 고령화가 심화되는 상황에서 디지털 전환을 통한 업의 첨단화는 반드시 추진해야 한다. 또한, 다품종 소량생산 제품의 증가, 에너지 및 환경 규제 강화에 따른 문제, 기술 성숙도의 포화로 인한 발전의 한계당면 등을 고려하면 주조산업의 디지털 전환을 통한 돌파구 마련이 절실한 상황이다.
그림 1. 주조산업을 포함한 뿌리산업의 난제.
주조산업의 난제인 인력난, 다품종 소량생산 요구, 에너지 및 환경 규제, 연구개발 투자 미비 등을 해결하기 위해서는 1) 생산라인 단순화·최적화를 통한 공정 삭제·통합, 2) 공정기술의 디지털화·스마트화를 통한 공장의 첨단화, 3) 유연 생산 시스템 구축, 4) 생산 현장의 청정화·무인화, 5) 생산 제품의 고부가가치화·고품질화 등이 좋은 해법이 될 수 있다. 이러한 해법을 실현시키기 위해서는 요소 기술이 필요하다.
상기 해법을 실현시키기 위해 필요한 요소 기술로는 3D 프린팅, 로봇, 디지털 트윈, 사물인터넷을 통한 빅데이터와 인공지능, 일체화 및 경량화 기술 등을 고려할 수 있다. 참고로, 로봇이나 디지털 트윈, 인공지능 등은 그 중요성이 부각되고 있지만, 아직까지 3D 프린팅에 대한 중요성은 크게 인식되지 못하고 있는 것이 현실이다. 하지만, 주조산업에서는 공정의 삭제·통합·첨단화·무인화·청정화·고부가가치화·고품질화를 포함하여 유연 생산 시스템 구축을 위해 필요한 가장 중요한 요소 기술이 바로 3D 프린팅 기술이다.
일반적으로 3D 프린팅 기술이 아직 시제품 제작 수준에 머무르고 있다는 선입견은 제작하고자 하는 제품을 직접 적층 제조하는 경우에 한한다. 주조 분야에서는 몰드 제작에 3D 프린팅 기술을 적용하는 간접 3D 프린팅 방식을 주로 활용하는데, 이러한 간접 3D 프린팅 방식은 제품에 따라 이미 양산성 확보가 가능한 수준에 도달했다.
또한, 전 세계적으로 지구의 지속가능성 확보를 위한 탄소중립 2050 선언이 이뤄지면서, 모든 분야에 걸쳐 경량화·일체화를 통한 에너지 저감 노력이 가속화되고 있고, 이를 가장 효과적으로 달성할 수 있는 제조 기술로 3D 프린팅이 큰 관심을 받고 있다. 점차 3D 프린팅이 아니면 제조가 불가능한 제품이 속속 등장하고 있고, 더 이상 금형으로는 생산이 불가능한 형상의 제품 설계가 증가하고 있다. 이제 3D 프린팅 기술의 활용은 선택이 아닌 필수가 되고 있다. 참고로, 최근 10년간 3D 프린팅 시장의 연평균 성장률은 25.4%로 매우 높다.
그림 2. 주조산업의 난제와 해법 및 요소 기술.
그림 3. Rexroth사에서 샌드 3D 프린팅으로 제작한 유압부품 주조용 몰드.
3. 바인더 분사 방식 샌드 3D 프린팅 기술
주조에 적합한 샌드 3D 프린팅 기술은 크게 바인더 분사 방식과 레이저 소결 방식이 있다. 바인더 분사 방식은 200~300μm 두께로 모래를 얇게 적층한 후, 제작하고자 하는 형상에 해당되는 위치만 프린트 헤드로 바인더를 분사하는 방식이다. 바인더 분사가 끝난 후에는 적층 두께만큼 한 층 내리고, 다시 그 위에 다음 층의 모래를 적층한 후 바인더를 분사하는 과정을 반복하여 3차원 형상을 만들게 된다. 시간이 지남에 따라 바인더가 분사된 영역만 경화되어 원하는 3차원 형상의 출력물을 얻게 된다.
그림 4. 바인더 분사 방식 샌드 3D 프린팅의 반복 과정.
레이저 소결 방식 (PBF, Powder Bed Fusion)도 바인더 분사 방식과 모래의 적층 원리는 유사하지만, 형상에 해당하는 위치에 바인더를 분사하는 대신 레이저를 조사한다. 또한, 레진이 코팅된 모래를 사용하는 점도 다르다. 레이저가 조사되면서 인접한 모래간의 레진이 녹았다 굳어 접착되는 원리다.
현재는 빠른 출력속도와 높은 강도 확보가 가능한 바인더 분사 방식이 사실상 표준이 된 상태다. 레이저 소결 방식은 Bed Plate의 면적이 작으며 상대적으로 강도가 약해 추가로 열처리를 필요로 하고, 프린팅 속도도 바인더 분사 방식에 비해 느려 최근에는 거의 사용하지 않는다. 생산성 확보가 가능한 샌드 3D 프린팅은 바인더 분사 방식으로 간주해도 무방하다.
샌드 3D 프린팅에는 자연사나 인공사 모두 사용 가능하다. 규사나 세라믹사, 지르콘사 등 모래의 종류에도 제약이 없다. 다만, 모래의 입도 분포가 중요하며, 바람직하기로는 같은 크기의 모래로 구성되어 입도 분포 (PSD, Particle Size Distribution)가 매우 좁은 조건이 적합하다. 이때 가장 중요한 조건은 입도 분포상 수 μm 수준의 미세분말이 포함되어 있으면 적층이 안 된다.
실제로 샌드 3D 프린팅에 사용하는 2종의 천연규사 (외경 90μm와 140μm)와 1종의 인공 세라믹사 (외경 145μm)에 대한 입도 분포를 보면, 분포가 매우 좁게 분포하며 미세분말은 전혀 없는 것을 확인할 수 있다. 또한, 모래의 구형도가 높을수록 3D 프린팅에 유리하지만, 각진 형태의 천연사도 프린터 장비의 적층 조건만 적절히 설정한다면 사용하는데 큰 문제는 없다. 실제로 샌드 3D 프린팅에 사용하는 천연규사와 인공 세라믹사의 전자현미경 사진을 보면, 구형도 관점에서는 차이가 있다는 것을 확인할 수 있다.
주조에 오랜 경험을 가진 대부분의 전문가들이 샌드 3D 프린팅 기술을 처음 접했을 때 의구심을 갖는 오해가 네 가지 있다. 하지만, 결론부터 말하자면 모두 잘못된 생각이다.
3.1. 출력물의 정밀도가 주조품을 생산하기에 부족할 것이라는 오해
바인더 분사 방식 샌드 3D 프린터는 보통 200~400dpi 이상의 고해상도로 바인더를 분사하고, 200~300μm 두께로 모래를 적층하기 때문이 정밀도가 매우 높다. 또한, 형상의 분할 없이 일체형으로 출력이 가능하기 때문에 복잡한 형상의 제품일수록 조립에 의한 누적 공차가 발생하지 않아 기존 주조 패턴 방식에 대비하여 치수 정밀도가 훨씬 높다.
그림 5. 샌드 3D 프린팅에 적합한 천연규사 (90μm 및 140μm)와 인공사 (145μm)의 입도 분포 예시.
그림 6. 샌드 3D 프린팅에 사용되는 천연규사와 인공사의 전자현미경 사진.
3.2. 출력물의 강도가 주조용 몰드나 코어로 적용하기에는 부족할 것이라는 오해
동일한 모래로 동일한 형상의 시편을 샌드 3D 프린팅 방식과 패턴에 모래 다짐 방식으로 각각 제작하여 기계적 성질을 측정해본 결과, 샌드 3D 프린팅 방식의 시편이 모든 경우에 대해 높은 강도를 보였다. 코어로의 사용 강도 검증에 적합한 3점굽힘 파단강도를 측정한 결과, 3D 프린팅 시편은 2.5~4.0 MPa을 보였고, 다짐 작업에 의한 시편은 1.5~3MPa을 보였다. 참고로, 코어로 사용하기 위한 최소 강도 기준은 1.8MPa이다. 압축강도 실험에서는 3D 프린팅 시편은 6~8MPa 수준이었고, 다짐 방식 시편은 4~6MPa 수준이었다. 최소 압축강도 기준은 응용 분야에 따라 3.9~5.8MPa이다. 인장강도 실험에서는 3D 프린팅 시편은 1.2~1.5MPa, 다짐 방식 시편은 0.5~0.9 MPa 수준이었다. 최소 인장강도 기준은 0.5MPa이다. 즉, 3점굽힘 파단강도, 압축강도, 인장강도 모두 기존 방식 보다 3D 프린팅이 더 높은 결과를 보였다.
3.3. 너무 고운 모래 입도 때문에 통기도가 나빠 가스 결함을 해결하지 못할 것이라는 오해
모래가 고우면 표면조도는 향상되고 통기도가 나빠진다는 것은 사실이다. 하지만, 샌드 3D 프린팅에서 사용하는 모래는 분진이 없고 같은 크기를 갖는 입자로만 구성되어 있기 때문에, 적층 시 입자 사이에 큰 공극이 형성되어 통기성이 매우 좋다. 일반적인 주조공장에서 사용하는 주물사는 평균 입도는 굵지만 입도 분포가 넓고 분진이 많아서 다짐 작업을 하였을 때 입자 사이에 공극이 거의 형성되지 않는다. 이 때문에 통기성이 나빠지는 것이다. 즉, 평균 입자 크기는 작지만 공극을 많이 갖는 샌드 3D 프린팅 방식이 오히려 통기도가 높다.
또한, 샌드 3D 프린팅 방식으로 적층 제작하면 모래를 강하게 다지는 작업이 없기 때문에 입자 사이에 큰 공극을 유지시키는데 유리하다. 보통 샌드 3D 프린팅 출력물의 공극률은 약 40% 수준이다.
실제로 동일한 모래로 샌드 3D 프린팅과 다짐 방식의 시편을 각각 제작하여 통기도를 측정해본 결과, 샌드 3D 프린팅 방식은 260~340cm/min, 다짐 방식은 140~220cm/min으로 큰 차이를 보였다. 추가로 통기성 향상을 위한 가스빼기도 몰드 설계 시 3D 모델 상에서 원하는 형상으로 반영이 가능하다는 점도 장점이다. 적층과정에서 형성되므로 별도의 가스빼기 수작업을 생략할 수 있다.
3.4. 적용할 수 있는 금속의 종류가 매우 제한적일 것이라는 오해
샌드 3D 프린팅 코어나 몰드는 알루미늄, 주철, 주강, 동합금, 스테인리스 스틸 등 대부분의 금속 주조에 적용 가능하다. 실제로 다양한 금속으로 수많은 주조품을 제작해본 결과로도 검증된 내용이다. 다만, 천연규사로 샌드 3D 프린팅 제작 시 주입 온도가 높고 제품의 크기가 커질수록 형상에 따라 베이닝 현상이 일부 발생할 수 있다. 이는 천연규사의 열팽창률이 높아 발생하는 문제로, 세라믹사나 지르콘사 등 열팽창률이 낮은 모래를 섞어서 사용하면 베이닝 현상을 제거할 수 있다. 하지만, 일반적인 주철, 주강 제품에 대해서는 샌드 3D 프린팅에 천연규사만 사용하여도 대부분 고품질의 주조물을 제작하는데 무리는 없다.
4. 샌드 3D 프린팅 몰드를 이용한 주조
샌드 3D 프린팅으로 제작한 몰드를 이용한 주조공정 절차는 다음과 같다.
1) 주조방안 설계를 한 후, 샌드 3D 프린팅으로 제작할 몰드를 설계한다. 이때 몰드 설계는 금형 설계와는 다르게 빼기구배나 불필요한 몰드 분할을 고려할 필요가 없다. 3D 프린팅은 한 층씩 쌓아 올리는 방식이기 때문에 형상의 제약이 거의 없다. 다만, 프린팅이 끝난 후 몰드 형상이 아닌 영역의 모래를 털어내야 하기 때문에, 모래를 모두 제거할 수 있는 정도의 분할 구조를 고려하면 충분하다.
그림 7. 샌드 3D 프린팅으로 제작한 코어·몰드 예시.
2) 몰드 설계가 끝난 후, 샌드 3D 프린터의 출력 공간인 잡박스 (job-box) 내에 몰드 배치를 한다. 이때 배치를 어떻게 하느냐에 따라서 한 번에 출력할 수 있는 몰드의 수량이 결정된다. 또한, 기존의 주조공정과는 다르게 한 번에 한 가지 몰드만 제작할 수 있는 것이 아니고, 잡박스 내에 들어가기만 하면 다양한 종류의 몰드를 원하는 수량 단위로 배치하여 한 번에 프린팅 할 수 있다. 이는 대량생산뿐만 아니라 다품종 소량생산 또는 맞춤 생산에도 최적의 솔루션이다.
3) 몰드 배치가 끝난 후, 샌드 3D 프린팅을 통해 몰드를 출력한다. 후란바인더를 사용할 경우에는 프린팅 후 24시간까지는 몰드 강도가 높아지기 때문에, 보통은 어느 정도 시간이 지난 후 잡박스에서 출력물을 꺼내 모래를 털어낸다. 하지만, 보통은 24시간까지 기다리지 않아도 몰드 강도는 주조하기에 충분하다.
4) 잡박스에서 꺼낸 몰드는 모래를 모두 제거한 후 합형 과정을 거쳐 몰드를 완성한다. 샌드 3D 프린팅의 경우에는 불필요한 분할을 하지 않아도 되기 때문에 합형 과정을 단순화 하는데 용이하다.
5) 합형이 끝난 몰드는 기존 주조공정과 마찬가지로 용탕을 주입하여 주조를 진행한다.
제품 개발 단계에서는 샌드 3D 프린팅 몰드 기반 주조 기술이 가장 최적이라고 할 수 있다. 그 이유는 다음과 같은 장점을 갖기 때문이다.
1) 목·금형을 제작하지 않아도 되기 때문에 초기 투자비를 크게 줄일 수 있다.
2) 목·금형 제작 기간이 사라지기 때문에 개발 기간을 획기적으로 단축시킬 수 있다.
3) 목·금형으로 개발한 제품보다도 더 우수한 품질을 확보할 수 있다.
4) 목·금형 수정 없이 3D 모델 변경만으로 단기간에 수정 사항을 반영할 수 있다.
그림 8. 샌드 3D 프린팅 몰드를 이용한 주조공정 절차.
그림 9. 샌드 3D 프린팅 몰드로 주조한 부품 예시.
5) 시제품을 원하는 수량만큼만 제작하여 사용할 수 있다.
6) 목·금형의 시간에 따른 변형문제가 해결되고 별도의 보관 공간이 불필요하다
또한, 제품 개발 단계가 아닌 제품 양산 단계에서는 생산원가가 중요하기 때문에, 제품의 크기, 형상 복잡도 및 생산 수량에 따라 최적의 샌드 3D 프린팅 몰드 적용 방법을 고려해야 한다. 고려 인자에 대해 살펴보면 다음과 같다.
1) 샌드 3D 프린팅에 사용되는 모래나 바인더 비용이 기존 양산공정에서 사용하는 재료 비용보다 높기 때문에, 제품의 크기가 클수록 샌드 3D 프링팅 비용이 높아진다. 따라서, 크기가 작은 경우에는 전체 몰드를 3D 프린팅으로 제작하는 데 문제가 없지만, 크기가 커질수록 생산 비용을 줄이기 위해 샌드 3D 프린팅과 기존 목·금형 방식을 적절히 조합하여 적용하는 전략이 필요하다. 참고로, 본 글에서는 이렇게 한 가지 기술이 아닌 서로 다른 기술을 조합하여 제작한 몰드를 하이브리드 몰드로 정의하였다.
2) 형상 복잡도가 높아지면 기존 목·금형 방식 주조는 투자비가 높아지고 중자 조립 및 합형 수작업 증가로 인건비가 크게 상승하게 된다. 하지만, 샌드 3D 프린팅의 경우에는 형상 복잡도와 무관하게 전체 중자나 몰드를 일체형으로 설계하여 한 번에 프린팅 할 수 있기 때문에, 형상 복잡도에 의한 비용 상승이 거의 발생하지 않는다. 따라서, 형상 복잡도가 높을수록 샌드 3D 프린팅을 적용하여 몰드를 제작하는 것이 생산성이나 비용, 품질 측면에서 모두 유리하다.
3) 생산 수량이 적으면 기존 방식에서는 목·금형 제작 투자비의 비중이 커지기 때문에 불리하다. 하지만, 샌드 3D 프린팅의 경우에는 생산 수량이 생산성이나 비용에 큰 영향을 미치지 않는다. 따라서, 다품종 소량생산이나 맞춤 생산 제품에 대해서는 샌드 3D 프린팅 몰드를 적용하는 것이 훨씬 유리하다. 또한, 샌드 3D 프린팅의 경우 형상 복잡도가 높은 제품일수록 개당 제조원가 경쟁력이 급격히 높아지기 때문에, 형상 복잡도가 높은 고부가가치 제품일수록 대량생산에도 적합하다.
5. 샌드 3D 프린팅 하이브리드 몰드 기반 주조공정 기술
앞서 언급한 바와 같이, 제품의 크기, 형상의 복잡도, 생산 수량 등에 따라 샌드 3D 프린팅을 접목하는 최적의 전략을 찾아야 한다. 고려해야 할 사항은 전체 몰드에서 어떤 부분에 어떤 수준으로 샌드 3D 프린팅을 적용할 것인가이다. 양극단은 전체 몰드를 샌드 3D 프린팅으로 제작하거나 아니면 전체를 기존의 목·금형 방식으로 제작하는 형태다. 그리고, 샌드 3D 프린팅과 기존의 목·금형 방식을 적절히 조합하여 전체 몰드를 제작하는 형태는 하이브리드 방식으로 생각할 수 있다.
가장 기본적으로 접근할 수 있는 하이브리드 몰드 전략은 형상이 복잡한 내부의 중자는 샌드 3D 프린팅으로 일체화하여 하나로 제작하고, 크기가 크고 형상이 비교적 단순한 외형은 기존의 목·금형 방식으로 제작하는 접근이다. 이렇게 되면 목·금형 방식의 장점과 샌드 3D 프린팅의 장점을 모두 살릴 수 있기 때문에, 한 가지 방식으로만 제작한 몰드 대비 모든 면에서 유리할 수 있다. 즉, 초기 투자비용도 낮추고 개발 기간도 획기적으로 단축하면서, 생산 시 중자 조립 및 합형 수작업을 대폭 줄이고, 수작업 축소 및 개당 생산 시간 단축을 통한 생산 CAPA를 늘리고, 품질도 크게 높일 수 있다.
다음으로 하이브리드 몰드 적용을 통해 생산에 적용한 실제 사례를 살펴보자.
1) 크기가 작은 170mm 직경 엔진의 실린더 헤드 소량 제작 시 거의 전체 몰드를 샌드 3D 프린팅으로 적용한 결과, 합형 시간 75% 단축, 제조 원가 29% 절감하였다. 또한, 제품의 외관상 비가공면에는 파팅 라인을 모두 없애는 몰드 분할 설계로 품질 수준도 크게 높였다.
2) 길이가 약 2m인 프론트 엔드박스 제품은 내부 형상이 매우 복잡하여 중자가 총 45개 조립되고 이를 위해 매우 높은 수작업 공수가 요구된다. 전체 중자 중 22개를 일체화 설계하여 샌드 3D 프링팅으로 제작하였고, 중자에만 부분 적용하였음에도 불구하고 수작업 시간을 40% 줄이는 효과를 얻었다. 이에 따라 생산 CAPA도 증대가 가능했다.
그림 10. 샌드 3D 프린팅과 목·금형의 하이브리드 방식 개념.
그림 11. 하이브리드 몰드로 생산한 제품 예시.
그림 12. 샌드 3D 프린팅 일체화 중자를 적용한 실린더 헤드 제조 예시.
3) 연속 생산하는 직경 230mm 엔진 실린더 헤드의 외형은 기존의 목형 방식을 적용하고, 내부의 22개 중자는 일체화 설계를 통한 샌드 3D 프린팅을 적용하여 하이브리드 방식을 적용하였다. 그 결과 합형 시간은 78% 단축하였고 제조원가는 14% 절감하였다.
실제 제품 생산에 적용한 다양한 사례들은 하이브리드 방식으로 몰드를 제작할 경우 생산성, 품질, 제조원가, 생산 CAPA 등 많은 측면에서 경쟁력을 크게 높일 수 있다는 점을 보여준다. 즉, 하이브리드 방식에 적합한 생산 제품들을 선정하여 샌드 3D 프린팅 기술을 적용하면 주조 현장의 생산성 혁신을 이끌어낼 수 있다.
6. 샌드 3D 프린팅 기반 혁신사례 작업시간 분석
샌드 3D 프린팅을 통한 하이브리드 방식을 적용할 경우, 단순히 중자 일체화를 통한 합형 수작업을 줄이는 효과만 얻는 것이 아니다. 실제로 중속엔진용 피스톤 제조 공정에 샌드 3D 프린팅 일체화 중자를 적용한 경우의 결과를 보면, 다양한 관점에서 생산성이 향상되고, 품질 향상뿐만 아니라 제조원가 절감까지 가능함을 확인할 수 있다.
피스톤 제작 시 기존의 금형 방식으로 작업을 진행한 경우, 중자조립/가스빼기와 탈사, 쇼트/사상이 가장 수작업이 많고 작업시간이 긴 공정에 해당했다. 하지만, 하이브리드 몰드 방식으로 작업을 진행한 경우에는 중자조립/가스빼기 공정은 삭제할 수 있었고, 탈사 공정은 25% 단축, 쇼트/사상 공정은 45% 단축 가능했다. 추가로 중자제작 공정과 외형조형/발형/도형 공정은 각각 49%와 33% 단축됐다. 전체 작업시간은 40% 단축되는 효과를 얻었다.
표 1. 피스톤에 대한 기존 방식과 하이브리드 방식의 각 공정 별 작업시간 비교
상기 피스톤에 대한 결과는 샌드 3D 프린팅으로 중자 일체화를 적용한 것만으로도 전 공정에 걸쳐 광범위하게 생산성 향상의 효과를 얻을 수 있다는 점을 보여준다. 이것은 각 공정의 결과물이 다른 공정의 작업 시간에 영향을 미치기 때문이다. 한 가지 예를 살펴보면, 샌드 3D 프린팅 일체화 중자를 적용하면서 중자의 파팅 라인이 사라지게 되고, 그 결과 주조품의 내부 품질에 큰 영향을 미치게 된다. 금형으로 제작하여 제품 내부에 파팅 라인이 다수 존재하는 경우에는, 파팅라인을 따라 버 (burr)나 핀 (fin)이 다수 발생하게 되고, 이를 제거하기 위해 쇼트/사상 후처리 수작업을 반드시 수행해야 한다. 하지만, 샌드 3D 프린팅 일체화 중자를 적용한 주조품은 파팅 라인이 없어 내부 품질이 깨끗하게 나오기 때문에, 내부의 쇼트/사상 후처리 수작업 시간이 거의 사라지게 된다.
그림 13. 조립 중자와 일체화 중자를 각각 적용한 피스톤 내부 형상 비교
그림 14. 샌드 3D 프린팅 기술 접목을 통한 주조 생산공정의 단순화 예시.
상기 피스톤 제작 비교 사례에 대해 제조 비용을 살펴보면, 기존 금형 방식의 경우 재료비 26.5%, 인건비 73.5%로 구성된 반면, 샌드 3D 프린팅 일체화 중자를 적용한 경우 재료비 36.6%, 인건비 44.1%의 결과를 보였다. 기존 금형 방식의 전체 비용을 100%라고 했을 때, 하이브리드 방식은 80.7%로 19.3% 비용 절감이 가능했다. 재료비 측면만 본다면 10.1%가 높지만, 인건비에서 29.4%가 낮아지면서 전체 비용이 낮아진 것이다.
7. 결론
앞서 설명한 바와 같이, 샌드 3D 프린팅 기술을 접목하여 주조공정의 디지털 전환을 추진할 경우, 생산성 향상을 포함하여 개발 투자비용 절감 및 개발기간 단축, 맞춤 대량생산 대응, 품질 향상, 수작업 및 작업시간 단축을 통한 생산 CAPA 증대, 제조 원가 절감 등의 효과를 동시에 얻을 수 있다.
샌드 3D 프린팅 기반 일체화 중자 적용 시, 주조공정에서 중자 금형제작, 중자제작, 중자 가스빼기, 중자 조립, 내부 후 처리 사상 등의 공정을 삭제할 수 있고, 외형 몰드까지 샌드 3D 프린팅을 적용할 경우에는 외형 금형제작, 외형 가스빼기, 합형, 외형 후처리 사상 공정을 모두 삭제할 수 있다.
샌드 3D 프린팅 기술을 이해하고 제품의 특성에 맞게 주조공정 기술에 접목하면 주조 생산 현장의 첨단화 및 스마트화를 이루는 데 돌파구를 마련할 수 있다.