금속 3D 프린팅은 디지털 3D 모델을 기반으로 금속 부품을 한 층씩 적층하여 제작하는 첨단 제조 공정입니다. 금속 적층 제조(Additive Metal 3D Printing)를 활용하면 중공업 분야에서는 고가의 맞춤형 금형과 기존의 절삭 가공용 툴링이 필요하지 않게 되어, 견고한 니어넷셰이프(Near-Net-Shape) 구조 부품을 신속하게 주문형(On-Demand)으로 제작할 수 있습니다.

금속 3D 프린팅의 주요 특징:

공정의 다양성: 미세한 분말 베드 융합(Powder Bed Fusion, PBF) 공정부터 대형 로봇 아크 적층(Robotic Arc Deposition) 공정까지 다양한 제조 방식을 포함합니다.

제조 규모와 적용 범위: 복잡한 내부 형상을 가진 정밀 부품부터 수 미터 크기와 수천 킬로그램에 이르는 대형 구조 부품까지 제작할 수 있습니다.

비용 효율성: 특히 대형 부품 제조에서 기존의 주조 및 단조 공정과 비교해 리드타임과 재료 낭비를 크게 줄일 수 있습니다.

빌드 챔버가 필요 없는 혁신: 와이어 아크 적층 제조(Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM) 와 같은 첨단 기술은 빌드 챔버의 크기 제한 없이 대형 부품을 제작할 수 있으며, 별도의 소결(Sintering) 공정도 필요하지 않습니다.

금속 3D 프린팅이란?

금속 3D 프린팅을 이해하려면 금속 3D 프린팅을 이해하려면, 먼저 이 기술이 기존 산업 제조 방식과 어떻게 근본적으로 다른지 살펴볼 필요가 있습니다. CNC 가공과 같은 기존 제조 방식은 금속 블록에서 필요한 부분을 깎아내 원하는 형상을 만드는 절삭 가공(Subtractive Manufacturing) 방식입니다. 반면 주조(Casting) 와 같은 공정은 용융된 금속을 고가의 맞춤형 금형에 주입하여 성형하므로, 금형 제작에 많은 비용과 시간이 소요됩니다.

반면, 금속 적층 제조(Additive Metal 3D Printing) 는 필요한 부품을 처음부터 한 층씩 적층하여 제작합니다. 구조 설계상 필요한 위치에만 재료를 적층하기 때문에 원자재 낭비를 크게 줄일 수 있으며, 길고 복잡한 공급망 병목 현상도 효과적으로 해소할 수 있습니다.

오늘날 금속 3D 프린팅 기술은 현대 적층 제조(Additive Manufacturing)를 이끄는 가장 빠르게 발전하는 핵심 기술 중 하나로 자리 잡고 있습니다. 이 기술은 산업을 단순한 시제품 제작 단계에서 벗어나, 완전 치밀(Fully Dense) 하고 고성능 산업용 합금 부품을 실제로 생산하는 단계로 전환시키고 있습니다.

이러한 공정을 어떻게 활용하는지 당사의 기술을 통해 자세히 알아보세요.

금속 3D 프린팅은 어떻게 작동할까요?

엔지니어들이 금속 3D 프린팅이 어떻게 작동하는지 묻는다면, 사용하는 장비의 종류와 관계없이 일반적으로 다음과 같은 공통적인 제조 워크플로를 따르게 됩니다.

디지털 모델링: 제조 공정은 항상 3D CAD(Computer-Aided Design, 컴퓨터 지원 설계) 모델에서 시작됩니다.

슬라이싱(Slicing): MetalXL과 같은 전문 소프트웨어는 3D 모델을 일련의 평평한 2차원 레이어로 분할하고, 장비가 따라야 할 실제 툴패스(Toolpath) 를 생성합니다.

층별 적층(Layer-by-Layer Build): 3D 프린터는 원재료인 금속을 적층하거나 용융·융합하여 한 층씩 쌓아 올리며, 최종적으로 실제 부품을 완성합니다.

후처리(Post-Processing): 니어넷셰이프(Near-Net-Shape) 상태의 부품은 필요한 냉각, 열처리, 그리고 최종 CNC 가공을 거쳐 요구되는 정밀 공차를 만족하는 완성품으로 제작됩니다.

이와 같은 디지털에서 실제 부품으로 이어지는 제조 워크플로는 금속 부품 제조의 일반적인 과정이지만, 금속을 용융하고 적층하는 방식은 사용하는 기술에 따라 크게 달라집니다.

분말 기반 방식

금속 3D 프린팅용 분말을 사용하는 기술 바인더 젯팅(Binder Jetting)이나 기존의 분말 베드 융합(Powder Bed Fusion, PBF)과 같이 금속 3D 프린팅용 분말을 사용하는 기술은, 미세한 금속 분말을 빌드 플레이트 위에 얇은 층으로 펼치는 방식으로 작동합니다. 사용되는 기술에 따라 이 분말 입자는 액체 바인더로 결합되며(이 경우 완전한 치밀도를 얻기 위해 후속 고온 소결(Sintering) 공정이 필요), 또는 분말을 직접 용융하여 부품을 형성합니다.

레이저 금속 3D 프린팅

레이저 금속 3D 프린팅 선택적 레이저 용융(Selective Laser Melting, SLM) 또는 직접 금속 레이저 소결(Direct Metal Laser Sintering, DMLS)이라고도 불리는 레이저 금속 3D 프린팅은, 엄격하게 제어되는 불활성 분위기의 챔버 내에서 고출력 레이저를 사용하여 금속 분말층을 선택적으로 용융 및 융합하는 방식입니다. 이 공정은 뛰어난 정밀도와 매우 복잡한 내부 형상을 구현할 수 있는 능력으로 널리 알려져 있지만, 빌드 챔버의 크기 제한과 고가의 금속 분말 비용이라는 근본적인 제약이 있습니다.

직접 금속 3D 프린팅

직접 금속 3D 프린팅 직접 금속 3D 프린팅(Direct Metal 3D Printing)은 미리 펼쳐 놓은 분말 베드를 사용하는 대신, 공급되는 금속 재료를 적층과 동시에 직접 용융하는 기술을 의미합니다. 이 범주에는 다양한 적층 방식이 포함되며, 기존 금속 부품의 보수, 단조 베이스 플레이트에 특정 형상을 추가하는 작업, 또는 높은 재료 효율로 독립적인 부품을 제작하는 데 특히 효과적입니다.

지향성 에너지 적층(Directed Energy Deposition, DED)

지향성 에너지 적층(Directed Energy Deposition, DED) 지향성 에너지 적층(Directed Energy Deposition, DED)은 전기 아크와 같은 집중된 에너지원을 사용하여 노즐을 통해 공급되는 금속 재료(와이어 또는 분말)를 적층과 동시에 용융하는 첨단 적층 제조 기술입니다. DED 시스템은 다축 로봇 암에 장착할 수 있기 때문에 뛰어난 형상 자유도를 제공하며, 일반적인 수평 적층 방식에 제한되지 않고 다양한 방향으로 부품을 제작할 수 있습니다.

마이크로 금속 3D 프린팅

산업 규모의 반대편에는 마이크로 금속 3D 프린팅이 있습니다. . 이 고도로 전문화된 분야는 서브밀리미터(Sub-millimeter) 수준의 정밀도로 초소형 금속 부품을 제작하는 기술입니다. 주로 의료기기, 전자산업, 시계 제조 산업과 같이 극도의 미세 정밀도가 요구되는 분야에서 활용됩니다.

서포트가 필요 없는 금속 3D 프린팅: WAAM 방식

분말 베드 방식은 초정밀 가공에 뛰어난 성능을 발휘하지만, 대형 부품으로 확장할 경우 여러 가지 비용 부담이 큰 한계를 가지고 있습니다. 빌드 챔버의 크기에 제약을 받는 진공 또는 불활성 분위기 챔버가 필요하며, 고가의 분무 금속 분말(atomized powder) 을 사용하기 때문에 제조 비용이 크게 증가합니다. 또한 복잡한 서포트 구조물을 함께 제작해야 하는 경우가 많으며, 이는 후처리 과정에서 수작업으로 제거해야 합니다. 더불어 바인더 젯팅(Binder Jetting) 과 같은 공정은 취약한 그린 파트(Green Part) 를 완전한 금속 부품으로 만들기 위해 수일에 걸친 소결(Sintering) 공정을 거쳐야 합니다.

대형 부품 생산을 필요로 하는 중공업 분야에서는 WAAM(Wire Arc Additive Manufacturing) 금속 3D 프린팅이 효과적인 솔루션을 제공합니다. 대형 산업용 응용 분야에서는 WAAM(Wire Arc Additive Manufacturing) 금속 3D 프린팅이 가장 효율적이고 간소화된 솔루션을 제공합니다. 로봇 와이어 아크 적층 제조(WAAM)는 지향성 에너지 적층(DED)의 한 분야로, 다축 산업용 로봇 암과 일반적인 전기 아크 용접 기술을 결합한 공정입니다. 분말 대신 시중에서 쉽게 구할 수 있는 용접 와이어를 사용하며, 로봇 암이 다양한 각도로 기울어져 복잡한 다축 툴패스를 따라 재료를 적층할 수 있기 때문에, 개방된 환경에서도 서포트 구조물 없이 오버행과 복잡한 형상을 제작할 수 있는 경우가 많습니다. 또한 아크가 용접 와이어를 즉시 완전히 용융하여 치밀한 비드(Bead)를 형성하므로, 별도의 소결(Sintering) 공정이 전혀 필요하지 않습니다. 부품은 완전 치밀한 금속 상태로 냉각되며, 곧바로 후처리 공정을 진행할 수 있습니다.

이 공정을 구현하는 Metal AM M1 및 MX 시스템에 대해, 당사의 WAAM 시스템을 통해 자세히 알아보세요.

MX3D의 금속 3D 프린팅 접근 방식

MX3D는 WAAM(Wire Arc Additive Manufacturing) 기술을 활용하여 기존 산업 제조의 병목 현상을 극복합니다. MX3D의 접근 방식은 자체 개발한 소프트웨어 플랫폼인 MetalXL을 기반으로, 표준 산업용 로봇을 유연한 금속 3D 프린팅 시스템으로 전환하는 데 있습니다. 이 운영 플랫폼은 반복 가능하고 정밀하게 제어된 적층 공정을 구현하며, 열 사이클을 효과적으로 관리하여 대형 부품에서도 뛰어난 구조적 건전성을 보장합니다.

당사의 워크플로는 엄격한 금속공학(Metallurgy) 을 기반으로 구축되어 있습니다. 또한, 당사는 엄격한 품질 기준과 금속학적 관리 체계를 지속적으로 유지하고 있습니다. 당사는 DNV 및 Lloyd's Register(LR) 승인을 포함한 WAAM 인증을 보유하고 있으며, 이를 통해 생산되는 부품이 엄격한 안전 기준을 충족하도록 보장합니다. 고객이 자체 생산을 위해 M1 시스템을 도입하든, 또는 주문형(On-Demand) 금속 3D 프린팅 서비스를 이용하든, 당사는 인증을 갖춘 엔드 투 엔드(End-to-End) 산업용 제조 워크플로를 제공합니다.

대형·대형 포맷 금속 3D 프린팅

WAAM 기술의 가장 큰 장점은 사실상 제한이 없는 조형 크기(Build Volume) 입니다. 밀폐된 분말 베드나 진공 챔버가 필요하지 않기 때문에, 최종 부품의 크기는 거의 전적으로 로봇 암의 작업 범위와 리니어 트랙 시스템의 이동 범위에 의해서만 결정됩니다. 이러한 특성 덕분에 WAAM은 뛰어난 확장성을 제공하며, 다음과 같은 분야에 가장 적합한 솔루션입니다. 대형 금속 3D 프린팅

이러한 뛰어난 확장성은 자본 집약적인 산업 분야의 요구를 직접적으로 충족합니다. 예를 들어, 항공우주 산업에서의 대형 포맷 금속 3D 프린팅은 위상 최적화(Topology Optimization) 된 대형 구조 브래킷, 고강도 복합재 적층용 툴링, 그리고 달 기지 구조물과 같은 대형 우주 장비를 제작할 수 있도록 합니다. 이러한 부품들은 기존의 일반적인 3D 프린터 내부에서는 크기와 비용 측면에서 제작이 사실상 불가능한 경우가 많습니다.

WAAM 항공우주 전용 가이드를 통해 당사의 항공우주 분야 기술 역량에 대해 자세히 알아보고, 항공우주 산업 허브에서 다양한 적용 사례를 확인해 보세요.

금속 3D 프린팅 비용은 얼마나 될까요?

금속 3D 프린팅 비용 이해하기 금속 3D 프린팅 비용을 이해하려면 프로젝트의 구체적인 엔지니어링 변수를 종합적으로 평가해야 합니다. 맞춤형 산업용 부품 제작에는 정해진 가격표가 없기 때문에, 최종 비용은 다양한 요소에 따라 결정됩니다. 금속 3D 프린팅 비용은 다음 네 가지 주요 요소에 의해 결정됩니다.

재료(Feedstock): 재료(Feedstock): 사용하는 금속의 종류는 비용에 큰 영향을 미칩니다. 그러나 WAAM은 일반 산업용 용접 와이어를 사용하기 때문에 큰 비용 절감 효과를 제공합니다. 용접 와이어는 레이저 기반 시스템에서 사용하는 고도로 특수화된 분무 금속 분말(Atomized Metal Powder) 보다 킬로그램당 최대 20배까지 저렴할 수 있습니다.

부품의 크기와 중량: 비용은 적층되는 재료의 양과 장비의 가동 시간에 크게 좌우되므로, 부품의 부피가 커질수록 최종 비용도 직접적으로 증가합니다. 그러나 WAAM은 시간당 2~8kg의 높은 적층 속도를 제공하여, 적층 속도가 느린 다른 공정과 비교했을 때 장비 가동 시간에 따른 비용을 크게 절감할 수 있습니다.

형상의 복잡성: 3D 프린팅은 기존의 절삭 가공보다 복잡한 형상을 훨씬 효율적으로 제작할 수 있지만, 고도로 최적화된 다축 로봇 툴패스나 복잡한 열 관리 전략이 필요한 부품은 사전 엔지니어링과 공정 설계에 더 많은 시간이 소요되므로 비용이 증가할 수 있습니다.

후처리(Post-Processing): 후처리(Post-Processing): 적층 제조는 니어넷셰이프(Near-Net-Shape) 상태의 부품을 제작합니다. 따라서 전체 프로젝트 비용에는 필요한 열처리(예: 특정 합금에 대한 용체화 열처리(Solution Annealing)), 비파괴 검사(NDT, Non-Destructive Testing), 그리고 정확한 조립 공차를 만족시키기 위한 최종 CNC 가공 비용이 모두 포함되어야 합니다.

대형 중량 구조 부품의 경우, WAAM은 맞춤형 주조 금형이 필요 없고 저렴한 용접 와이어를 재료로 사용하기 때문에 매우 뛰어난 비용 효율성을 제공합니다.

프로젝트의 경제성을 구체적으로 평가받으려면, 주문형(On-Demand) 금속 3D 프린팅 서비스를 통해 견적을 요청해 보세요.

금속 3D 프린팅 시장 및 산업

금속 3D 프린팅 시장 금속 3D 프린팅 시장은 틈새 시제품 제작 산업에서 벗어나, 이제는 수십억 달러 규모의 성숙한 산업용 제조 시장으로 발전했습니다. 공급망 회복력 강화, 리쇼어링(Reshoring), 그리고 지역 생산(Local Production)을 중시하는 거시경제적 흐름에 힘입어, 중공업 분야에서는 기존 해외 주조 공장에서 대형 강재나 초내열합금 주조품을 공급받기 위해 12~18개월을 기다리는 방식을 점차 지양하고 있습니다.

최신 기술 발전, 인증 성과, 그리고 금속 3D 프린팅 관련 동향을 파악하기 위해, 조달팀은 실험적 연구 단계를 넘어 인증된 상업 생산 단계에 진입한 선도적인 금속 3D 프린팅 기업들을 면밀히 주시하고 있습니다.

유럽 최고의 WAAM 시설을 갖춘 MX3D는 금속 3D 프린팅 분야를 선도하는 기업으로 자리매김하고 있습니다. MX3D는 이러한 성장하는 시장에서 독보적인 위치를 차지하고 있습니다. MX3D는 고속·챔버리스(Out-of-Chamber) 로봇 적층 기술에만 집중함으로써, 분말 베드 방식의 기업들이 대응하기 어려운 중공업 분야의 핵심 시장을 공략하고 있습니다. 에너지, 해양 플랜트(Offshore), 조선·해양(Maritime), 국방 산업에 이르기까지, 필요한 부품을 신속하게 생산·공급할 수 있는 역량을 제공합니다. 대형 금속 3D 프린팅은 현재 전 세계가 대형 구조 부품을 조달하는 방식 자체를 새롭게 정의하고 있습니다.

공급망을 디지털화할 준비가 되셨나요?

리드타임이 긴 주조 및 단조 공정에서 디지털 기반의 주문형(On-Demand) 제조로 전환하기 위해서는 경험이 풍부한 산업 파트너가 필요합니다. 자체 시설에 로봇 제조 셀(Robotic Manufacturing Cell) 을 구축하고자 하든, 중요한 교체 부품을 즉시 생산할 수 있는 계약 제조(Contract Manufacturing) 서비스가 필요하든, MX3D는 대형 금속 부품을 현실로 구현할 수 있는 기술, 소프트웨어, 그리고 인증된 전문성을 제공합니다.

주문형(On-Demand) 금속 3D 프린팅 서비스를 살펴보며 프로젝트를 시작해 보세요. 또는 문의 페이지(Contact Page) 를 통해 MX3D 엔지니어링 팀에 직접 연락하여 프로젝트의 실현 가능성에 대해 상담받으실 수 있습니다.