WAAM 소개

MX3D 제공 콘텐츠

HDC는 한국 및 일본에서 MX3D 공식 리셀러입니다.

로봇 3D 프린팅 WAAM 이란?

WAAM(Wire Arc Additive Manufacturing) 방식은 와이어를 아크 열원으로 용융시켜 용접 또는 적층하는 방식이에요. 1925년에 특허를 받은 DED 방식보다 5년 빠른 1920년에 특허를 받은 기술이에요. 우리가 일반적으로 알고 있는 용접방식으로 전류를 사용해 아크를 발생시켜 그 열로 금속을 용접해요. LMD(Laser Metal Deposition) 방식과 유사하지만 와이어의 굵기가 더 굵은 편이고 용접 위치가 정확하지 않은 등 WAAM 방식의 특성 때문에 본 형상에 가깝게 하기 위해선 LMD 방식에 비해 더 많은 가공 시간이 필요해요.

로보틱 WAAM

워크플로우

로보틱 WAAM은 준최종 형상 가공 공정을 제공하여 생산 리드타임을 단축하고, 가공 시간을 줄이며, 최대 3분의 2에 달하는 생산 비용을 절감합니다.

CAD 설계

모든 디지털 제조 공정은 출력할 부품의 디지털 설계(CAD)로 시작됩니다.

로보틱 WAAM은 토폴로지 최적화 기법을 적용할 수 있어 무게를 최대> 50%까지 줄이고, 제조 비용 절감, 성능 향상, 부품 수명 가치 증대를 실현합니다.

툴패스 생성

CAD 설계가 벽 두께와 오버행 등 프린팅 적합성 검토를 마치면, 파라미터와 프린팅 전략에 따라 툴패스 계획을 생성하고 이를 WAAM 시스템에 전송하여 프린팅을 시작합니다.

프린팅

WAAM 시스템은 반자동화 유연한 구성으로 작동하며, 제어 시스템이 핵심 공정 파라미터를 모니터링하고 작업자에게 경고합니다. 이러한 반자동 운영 덕분에 WAAM 시스템은 24시간 연중무휴로 가동 가능하며, 시간당 1~4 kg의 증착 속도로 수일 내에 100 kg 이상의 부품 제작을 완료할 수 있습니다.

후처리

다양한 후처리 단계를 통해 표면 마감을 개선하고 설계된 네트 형태를 구현할 수 있습니다.

CNC 가공이 가장 일반적이며, 주요 치수와 공차를 갖춘 형상을 재현할 수 있습니다. 연삭이나 샌드블라스팅은 치수 요구사항이 비교적 느슨한 대형 부품에 주로 사용됩니다. 선택적으로 열처리를 통해 잔류 응력을 완화하고 일부 재료의 미세조직과 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다

로봇 3D 프린팅 WAAM 기술

WAAM(Robotic Wire Arc Additive Manufacturing) 기술은 금속 용접용 와이어를 사용하여 금속적층제조 방식의 개념을 도입하여 레이어별로 반복적으로 금속 용접용 와이어를 녹여 형상을 제작하여 산업에 최적화된 금속 파츠들을 만들수 있도록 프로그래밍된 용접 로봇입니다.

WAAM 하드웨어 구성

  • 로봇식 WAAM은 금속 용접용 와이어를 원하는 형태와 잡파일에 따라 설정된 패스대로 원하는 금속 적층물을 레이어별로 제작합니다.

  • 산업용 다관절 로봇 시스템은 산업용도 적용에 아주 유연하며 각 산업별 응용 분야의 특정 요구 사항에 맞게 수정할 수 있습니다.

  • 밀폐형 데카르트 시스템은 최고의 위치 정확도와 프로세스 제어를 제공합니다.

  • 애드온물은 기존 장비를 하이브리드, 적층 및 절삭 시스템으로 변환할 수 있습니다

제어 시스템

WAAM 제어 소프트웨어는 부품이 의도한 대로 정확히 제작되도록 전체 공정을 지시하고 모니터링합니다. 견고한 제어 시스템은 WAAM 공정의 핵심으로, 다음 기능을 수행합니다:

  1. 툴패스 생성
    조브 파일을 기계 명령과 금속 적층 전략으로 변환합니다.

  2. 로봇 동작 제어
    프로그램된 경로를 정밀한 물리적 동작으로 실행합니다.

  3. 품질 보증
    센서를 활용해 안전하고 고품질의 WAAM 출력물을 보장합니다.

용접 공정 제어

원칙적으로 모든 용접 방식을 WAAM과 함께 사용할 수 있지만, 실제로는 다음 세 가지가 주로 활용됩니다:

  • MIG(GMAW): 오픈 환경에서 대형 부품을 빠르게 제작할 수 있는 최고 속도와 낮은 장비 비용이 장점입니다.

  • CMT: MIG의 변형 방식으로 낮은 열 입력과 정밀한 공정 제어를 통해 열 변형을 줄입니다.

  • TIG(GTAW): 낮은 속도에서 높은 용접 품질을 제공하지만, 와이어 공급 메커니즘 회전이 필요합니다.

국제 표준 용접 와이어 활용

스테인리스강, 알루미늄, 구리 합금, 고강도 강철, 인코넬 등 표준 용접 와이어를 모두 사용할 수 있습니다. MetalXL 소프트웨어와 산업용 로봇을 결합하면 부품 디자인부터 적층 프린팅까지 전 과정을 일원화된 인터페이스에서 관리할 수 있어, 제조업뿐만 아니라 디자인 분야에서도 폭넓게 활용됩니다.

해양 부품 및 대형 파트 제작에 최적

MX3D의 로보틱 WAAM은 조선·해양 산업에서 복잡한 대형 부품 제작에 탁월합니다. 예비 부품을 대량으로 재고로 보관할 필요 없이, 필요 시 즉시 부품을 제작하여 가동 중단 시간을 최소화하며, 예비 부품 창고 유지 비용도 절감할 수 있습니다. 대형 임펠러, 프로펠러 블레이드, 알루미늄 용골, 카울 벤트 등 다양한 파트를 신뢰성 있게 제작합니다.