핵심 사항:

• 공간적 제약 극복: 기존 분말 베드(Powder Bed) 방식의 빌드 챔버 크기 제한을 뛰어넘어, 다축 산업용 로봇을 활용해 수 미터 길이의 일체형(Monolithic) 구조물을 제작할 수 있습니다.

• 고속 적층 속도: 시간당 2~8kg의 뛰어난 적층 속도를 구현하여, 대형 부품의 생산성을 크게 향상시키고 중공업 분야에서도 경제성이 높은 대규모 부품 제조를 가능하게 합니다.

• 금형 비용 제거: 디지털 CAD 데이터를 기반으로 로봇의 적층 경로를 직접 생성하여 금형 제작 공정을 완전히 생략합니다. 이를 통해 제작 리드타임을 수개월에서 수주(weeks) 수준으로 단축할 수 있습니다.

• 대규모 생산 인프라: 암스테르담에 위치한 MX3D의 생산 시설은 15대 이상의 전문 WAAM 시스템을 갖추고 있으며, 24시간 연중무휴(24/7) 연속 생산을 지원합니다.

• 검증된 실적 및 인증 적용 사례: 안전이 중요한 파이프라인 클램프, 에너지 산업용 대형 임펠러, 그리고 세계 최초의 완전 기능형 3D 프린팅 강재 보행교 등 다양한 성공 사례를 통해 기술력과 신뢰성을 입증했습니다.

산업 제조의 진화

대형 금속 3D 프린팅 은 소프트웨어가 생성한 경로를 따라 용융 금속 와이어를 적층하기 위해 로봇 기반 제어 시스템을 활용하는 첨단 적층 제조 기술입니다. 자동화된 로봇 기반 금속 3D 프린팅 로봇 기반 금속 3D 프린팅과 아크 용접(Electric Arc Welding) 기술을 결합한 이 공정은 기존 제조 방식의 형상 제약 없이 고밀도 구조 부품을 적층 제작합니다. 이를 통해 전 세계 다양한 산업 분야에서 대형 금속 3D 프린팅 워크플로를 활용하면 수 미터 길이의 대형 금속 부품을 제작할 수 있으며, 기존 분말 베드(Powder Bed) 방식 장비의 엄격한 조형 크기 제한을 효과적으로 극복할 수 있습니다.

수십 년 동안 엔지니어링 분야는 대형 금속 부품을 제작하는 과정에서 제조 공정의 근본적인 한계에 직면해 왔습니다. 기존 분말 베드 융합(Powder Bed Fusion, PBF) 기술은 작은 조형 챔버(Build Chamber)에 제한되어 있어, 일반적으로 최대 약 300mm 이하의 부품만 제작할 수 있습니다. 또한 주조(Casting) 공정은 고가의 맞춤형 금형과 몰드 제작에 수개월이 소요되며, 자유단조(Open-Die Forging) 역시 긴 조달 리드타임으로 인해 중요한 인프라 프로젝트를 최대 1년까지 지연시킬 수 있습니다.

제약 없는 산업용 금속 3D 프린터를 활용한 WAAM 적층 제조 구현 이와 같은 산업용 금속 3D 프린터 구성(Configuration)은 기존 제조 방식의 공간적·경제적 제약을 근본적으로 해소합니다. 밀폐된 빌드 챔버(Build Chamber) 없이 작동하는 다축 로봇 시스템을 통해, 시간당 2~8kg의 높은 적층 속도로 고성능 구조용 부품을 필요에 따라 제작할 수 있습니다. 또한 유럽 최고 수준의 자격과 인증을 갖춘 생산 시설 중 하나인 MX3D는 이러한 기술의 산업적 확장성을 실제 프로젝트를 통해 입증해 왔으며, 세계적으로 유명한 …을 비롯한 다양한 핵심 구조물 제작을 선도해 왔습니다. 암스테르담의 MX3D Bridge는 세계 최초로 실제 공공 환경에서 사용되는 완전 기능형 3D 프린팅 강재 보행교입니다.

WAAM이 가장 뛰어난 확장성을 갖춘 금속 3D 프린팅 기술인 이유

확장 가능한 금속 적층 제조(Metal Additive Manufacturing)를 구현하려면, 생산 가능한 부품 크기를 장비의 고정된 프레임 크기와 분리하면서도 경제성을 유지할 수 있는 적층 방식이 필요합니다. Wire Arc Additive Manufacturing(WAAM)은 표준 산업용 로봇을 유연한 적층 헤드(Print Head)로 활용함으로써 이러한 확장성을 실현하며, 기업은 생산 시설이 물리적으로 수용할 수 있는 크기까지 부품을 제작할 수 있습니다.

빌드 챔버 크기 제한 없음

기존의 선택적 레이저 용융(Selective Laser Melting, SLM)이나 전자빔 용융(Electron Beam Melting, EBM)과 같은 금속 3D 프린팅 기술은 내부 진공 챔버 또는 분말 베드 챔버의 물리적 크기에 근본적으로 제약을 받습니다. 수 미터 규모의 부품을 제작하기 위해 분말 베드 장비를 대형화하려면, 특수 금속 분말이 기하급수적으로 많이 필요하게 되어 막대한 설비 투자 비용과 복잡한 분말 관리 및 작업 환경 유지 비용이 발생합니다. 또한 레이저 지향 에너지 적층(Laser Directed Energy Deposition, DED) 시스템 역시 정밀한 다축 갠트리(Gantry) 구조나 대형 보호가스 챔버에 의존하기 때문에 작업 범위와 이동성이 제한됩니다.

로봇 기반 WAAM(Wire Arc Additive Manufacturing) 시스템은 개방된 작업 환경(Open Air)에서 작동하며, 토치 노즐을 통해 국부적으로 공급되는 불활성 보호가스를 사용하여 용융 풀(Melt Pool)을 보호합니다. 이 기술은 외부 빌드 챔버(Build Chamber)가 필요하지 않기 때문에, 최종 부품의 크기는 산업용 로봇 암의 작업 범위에 의해서만 실질적으로 제한됩니다. 또한 이러한 로봇을 리니어 트랙(Linear Track)이나 갠트리 레일(Gantry Rail) 위에 설치하면 작업 영역(Build Envelope)을 사실상 무제한으로 확장할 수 있어, 수 미터 길이의 일체형(Monolithic) 금속 구조물을 연속적으로 제작할 수 있습니다.

대형 부품의 경제성을 실현하는 고속 적층 속도

대형 구조용 부품을 제조하려면, 제한된 상업적 일정 내에서 대량의 소재를 빠르게 적층할 수 있는 기술이 필요합니다. 분말 베드(Powder Bed) 방식은 미세한 두께의 층을 하나씩 적층하기 때문에, 100kg 규모의 부품을 제작하려면 수주에 이르는 시간이 소요되어 경제성이 크게 떨어집니다. 또한 레이저 지향 에너지 적층(Laser Directed Energy Deposition, DED)은 분말 베드 방식보다 적층 속도가 빠르지만, 높은 장비 비용과 금속 분말의 사용 효율 한계로 인해 대형 부품 생산에는 여전히 제약이 있습니다.

Wire Arc Additive Manufacturing(WAAM)은 전기 아크를 이용해 구조용 용접 와이어를 용융·적층함으로써, 중공업 분야에 적합한 높은 적층 생산성을 구현합니다. 사용되는 소재에 따라 현재의 WAAM 시스템은 일반적으로 시간당 2~8kg의 고속 적층 속도를 안정적으로 유지할 수 있습니다. 이러한 높은 생산성 덕분에, 대형 산업용 부품은 디지털 설계 데이터에서 니어넷셰이프(Near-Net-Shape) 단계까지 다른 적층 제조 방식보다 훨씬 짧은 시간 안에 제작될 수 있습니다.

적층 기술 비교

금형이 필요 없는 제조, 금형 제작 리드타임 제거

기존의 중공업 제조 방식은 대량 생산을 위한 금형(Tooling)에 크게 의존합니다. 산업용 사형주조(Sand Casting)에서는 용융 금속을 한 번도 주입하기 전에, 복잡한 목재 또는 금속 패턴을 설계·검증·가공하는 데 6~18개월이 소요됩니다. 또한 이러한 맞춤형 금형의 초기 제작 비용은 수천 유로를 훨씬 초과하는 경우가 많아, 소량 생산이나 맞춤형 단품(One-off) 제작의 경제성을 크게 떨어뜨립니다.

Wire Arc Additive Manufacturing(WAAM)은 공급망에서 금형 제작 공정 전체를 생략합니다. 로봇의 적층 경로는 디지털 CAD(Computer-Aided Design) 데이터를 기반으로 직접 생성되므로, 첫 번째 실물 부품의 제작을 수개월이 아닌 수주 내에 시작할 수 있습니다. 또한 맞춤형 금형이 필요하지 않기 때문에 최소 주문 수량(MOQ)의 제약이 사라지고, 조달 비용에 대한 재무적 부담을 줄일 수 있습니다. 아울러 고가의 금형 폐기 비용을 걱정하지 않고도 설계를 신속하게 수정하고 반복 개선할 수 있습니다.

MX3D의 대형 WAAM 생산

대형 금속 부품의 수탁 생산(Contract Manufacturing)에는 대용량 로봇 생산 시스템과 엄격한 품질 인증 기준을 동시에 관리할 수 있는 통합 생산 시설이 필요합니다. MX3D는 엄격한 품질 관리 프로토콜에 따라 대형 적층 프로젝트를 수행할 수 있도록 최적화된 전용 생산 인프라를 운영하고 있습니다.

M1 시스템 사양

기업이 독립적인 사내(In-house) 생산 역량을 구축할 수 있도록, MX3D는 턴키(Turnkey) 방식의 M1 로봇 시스템을 제공합니다. 기본형 M1 시스템은 폭 2,200mm × 깊이 1,400mm × 높이 1,700mm의 넉넉한 조형 영역(Build Envelope)을 제공합니다. 또한 표준 사양을 초과하는 대형 부품의 생산을 위해 맞춤형 구성을 지원하며, 최대 750kg에 달하는 대형 부품도 처리할 수 있도록 적재 용량(Payload Capacity)을 확장할 수 있습니다.

암스테르담에 위치한 MX3D의 주요 생산 시설에는 15대 이상의 WAAM(Wire Arc Additive Manufacturing) 전용 로봇 시스템이 구축되어 있습니다. . 이 통합 생산 인프라는 24시간 연중무휴(24/7) 자동화 생산 체계로 운영되며, 중공업 분야에 연간 수천 킬로그램 규모의 금속 부품을 생산할 수 있는 뛰어난 확장성을 갖춘 수탁 생산(Contract Manufacturing) 역량을 제공합니다.

검증된 대형 프로젝트 실적

모든 니어넷셰이프(Near-Net-Shape) 제조 기술의 진정한 가치는 실제 현장에 적용된 실적을 통해 입증됩니다. MX3D의 대형 금속 3D 프린팅 기술력은 다음과 같은 대표적인 프로젝트를 통해 그 신뢰성과 성능을 검증해 왔습니다. 암스테르담의 MX3D Bridge . 이 프로젝트는 Wire Arc Additive Manufacturing(WAAM) 기술이 기존의 구조용 강재 부재에 의존하지 않고도 엄격한 토목·건설 안전 기준을 안전하게 충족할 수 있음을 규제 기관에 성공적으로 입증했습니다. 또한 MX3D는 750kg 산업용 밸브 바디, Framatome 임펠러, 구조용 돌리움(Structural Dolium) 등 다양한 대형 프로젝트를 성공적으로 수행하며 기술력을 검증해 왔습니다.

공공 인프라 프로젝트를 넘어, MX3D는 에너지 산업의 까다로운 운용 환경에 맞춰 설계된 350kg 니켈-알루미늄-브론즈(Nickel-Aluminum Bronze) 임펠러를 성공적으로 제작했습니다. 이 산업용 부품은 단 9일 만에 생산되었으며, 기존 주조(Casting) 방식과 비교해 전체 조달 리드타임을 80% 단축하는 성과를 달성했습니다.

세 번째 대표 사례로, MX3D는 고압 석유·가스 환경을 위해 설계된 완전 인증 구조용 파이프라인 클램프를 성공적으로 제작했습니다. 이 안전 필수(Safety-Critical) 부품은 제3자 기관의 엄격한 비파괴 검사(NDT)를 통과했으며, 이를 통해 Wire Arc Additive Manufacturing(WAAM)으로 제작된 부품이 높은 밀도, 우수한 기계적 특성, 그리고 엄격한 규제 인증 요건을 충족하여, 고위험 운용 환경에서 기존의 대형 단조(Heavy Forged) 피팅을 대체할 수 있음을 입증했습니다.

대형 금속 3D 프린팅용 소재

산업용 등급의 소재 선정은 대형 부품이 높은 구조 하중, 고온 환경, 부식 환경에서 얼마나 우수한 성능을 발휘하는지를 결정하는 핵심 요소입니다. 대형 WAAM(Wire Arc Additive Manufacturing) 공정은 표준 산업용 용접 와이어를 사용하며, 이러한 소재는 전 세계 산업용 소재 공급망에 완전히 통합되어 있어 안정적인 조달과 검증된 품질을 제공합니다.

주요 엔지니어링 합금

대형 WAAM 시스템은 표준 산업용 용접 와이어를 사용하기 때문에, 특수 금속 분말을 사용하는 분말 베드(Powder Bed) 공정에 비해 원자재 조달 비용을 크게 절감할 수 있습니다. 특수 아토마이즈드(Atomized) 금속 분말은 경우에 따라 킬로그램당 최대 20배까지 높은 비용이 발생할 수 있습니다. 이처럼 개방형 소재 생태계(Open Material Ecosystem)를 기반으로 하는 WAAM은 엔지니어가 이미 검증되고 인증된 금속 재료(Metallurgy)를 그대로 활용하여 적층 제조로 손쉽게 전환할 수 있도록 지원합니다.

대형 금속 3D 프린팅이 필요한 산업 분야는?

대형 적층 제조(Heavy-Format Additive Manufacturing)는 설비 가동 중단(Asset Downtime)이 막대한 경제적 손실로 이어지는 자본집약적 산업에 큰 전략적 이점을 제공합니다. 특히 이 기술은 공급망 병목 현상을 해결하기 위해 다음과 같은 4대 핵심 산업 분야를 대상으로 활용됩니다.

조선·해양 산업

조선·해양 산업은 대형 구조용 주조 부품의 긴 공급망으로 인해 운영상 큰 위험에 직면해 있습니다. 프로펠러 블레이드, 특수 러더 스톡(Rudder Stock), 구조용 노드(Structural Node)와 같은 핵심 선박 부품이 고장날 경우, 기존 제조 방식으로 교체 부품을 제작하는 데 수개월이 소요될 수 있으며, 이로 인해 선박 운영사는 하루 수만 유로에 달하는 운항 손실을 부담하게 됩니다. 대형 WAAM(Wire Arc Additive Manufacturing)은 이러한 문제를 해결하기 위해 필요한 시점에(On-Demand) 교체 부품을 생산하며, 주조품과 동등하거나 그 이상의 성능을 갖춘 완전 치밀(Full Density)한 해양용 등급(Marine Grade) 부품을 신속하게 제공합니다.

에너지 산업

에너지 산업에서는 석유·가스 업스트림(탐사·생산), 다운스트림(정유), 그리고 발전 설비에 사용되는 장비가 고압, 급격한 온도 변화, 부식성 유체를 견뎌야 합니다. 기존 방식으로 대형 밸브 바디, 해저(Subsea) 매니폴드, 대형 플랜지, 맞춤형 압력용기 등을 조달하는 데는 오랜 시간이 소요되어, 플랜트 증설이나 정기 보수(Turnaround) 일정이 지연되는 경우가 많습니다. Wire Arc Additive Manufacturing(WAAM)은 이러한 리드타임을 크게 단축하여, 원자재 낭비를 최소화하면서 니어넷셰이프(Near-Net-Shape) 에너지 부품을 생산하고, 국제 압력용기 설계 기준을 충족하는 고품질 부품을 제공합니다.

건축 및 건설

건축·건설 산업에서는 점점 더 복잡한 자유곡면 형상(Free-form Geometry)과 최적화된 구조용 강재 노드(Structural Steel Node)가 요구되고 있지만, 이러한 형상은 기존 제조 방식으로는 경제적으로 제작하기 어렵습니다. Wire Arc Additive Manufacturing(WAAM)은 로봇의 정밀한 움직임과 다축 툴패스(Multi-Axis Toolpath) 생성 기술을 결합하여, 구조 엔지니어가 맞춤형 구조용 강재 부재와 건축용 특수 노드를 디지털 설계 데이터로부터 직접 제작할 수 있도록 합니다. 높이 6m의 ‘Tresse Tower’는 이러한 기술이 구조적 안정성을 유지하면서도 뛰어난 설계 자유도를 실현할 수 있음을 보여주는 대표적인 사례입니다.

방위 산업

방위·항공우주 산업에서는 공급망의 독립성과 신속한 전력 현대화 역량이 무엇보다 중요합니다. 대형 구조 브래킷, 운송 프레임, 또는 노후 방산 플랫폼의 교체 부품을 해외 공급망에 의존할 경우, 심각한 전략적 위험이 발생할 수 있습니다. 대형 로봇 기반 WAAM(Wire Arc Additive Manufacturing)은 방위 산업이 현지(On-site) 또는 지역 기반의 온디맨드 생산 체계를 구축할 수 있도록 지원하며, 원재료인 용접 와이어만으로 대형 부품을 직접 제작할 수 있습니다. 이를 통해 원거리 주조 공장에 대한 의존도를 줄이고, 물류 공급망을 크게 단축하여 군수 지원의 효율성과 대응 속도를 향상시킬 수 있습니다.

자주 묻는 질문

3D 프린팅으로 제작할 수 있는 가장 큰 금속 부품의 크기는 어느 정도인가요?

Wire Arc Additive Manufacturing(WAAM)으로 제작할 수 있는 금속 부품의 최대 크기는 산업용 로봇 암의 작업 범위와 로봇이 이동하는 리니어 트랙(Linear Track)의 길이에 의해 사실상 결정됩니다. 따라서 WAAM은 수 미터를 초과하는 대형 부품도 제작할 수 있습니다. 실제로 압력용기(Pressure Vessel)와 펄퍼 스크루(Pulper Screw) 같은 대형 산업용 장비는 물론, Cucuyo Bar와 Dragon Bench와 같은 대형 건축·디자인 구조물도 WAAM 기술로 성공적으로 제작되었습니다.

세계에서 가장 큰 3D 프린터는 무엇인가요?

기존의 대형 3D 프린팅 시스템은 수백만 유로에 달하는 대형 밀폐형 갠트리(Gantry) 구조를 사용하는 경우가 많습니다. 반면, 보다 유연하고 경제적인 대형 적층 제조 방식은 리니어 트랙(Linear Track) 위에 설치된 다축 산업용 로봇 암을 활용합니다. MX3D는 암스테르담의 수탁 생산 시설에 15대 이상의 자동화 로봇 시스템을 운영하고 있으며, 최대 20톤 규모의 구조용 부품까지 제작할 수 있는 제약 없는(Unconstrained) 고확장성 생산 환경을 제공합니다.

대형 금속 3D 프린팅은 주조(Casting) 및 단조(Forging)와 어떻게 비교되나요?

기존의 주조(Casting)와 단조(Forging)는 대량 반복 생산에 매우 적합하지만, 긴 제작 리드타임, 고가의 맞춤형 금형 비용, 그리고 후가공 시 발생하는 많은 소재 손실이라는 한계가 있습니다. 반면, Wire Arc Additive Manufacturing(WAAM)은 맞춤형 금형이 전혀 필요하지 않아 초기 제작 기간을 수개월에서 수주(weeks) 수준으로 크게 단축할 수 있습니다. 또한 구조적으로 필요한 부분에만 소재를 적층하기 때문에, Buy-to-Fly Ratio(투입 소재 대비 최종 제품 비율)를 크게 개선하여 원자재 폐기량을 최소화할 수 있습니다.

대형 금속 3D 프린팅에는 어떤 소재를 사용할 수 있나요?

대형 Wire Arc Additive Manufacturing(WAAM) 기술은 다양한 표준 산업용 용접 와이어와 완벽하게 호환됩니다. 사용 가능한 소재에는 고강도 탄소강, 316L과 같은 구조용 스테인리스강, 내식성이 뛰어난 듀플렉스(Duplex) 및 슈퍼 듀플렉스(Super Duplex) 스테인리스강, 고성능 경량 알루미늄 합금, 그리고 Inconel 625 및 718과 같은 고온용 니켈계 초합금이 포함됩니다.

WAAM으로 대형 금속 부품을 제작하는 데 얼마나 걸리나요?

니어넷셰이프(Near-Net-Shape) 부품의 전체 생산 기간은 부품의 전체 형상 크기, 총 중량, 그리고 요구되는 소재 특성에 따라 수일에서 수주까지 다양합니다. 고생산성 로봇 셀은 시간당 최대 8kg의 적층 속도를 안정적으로 유지할 수 있기 때문에, 실제 적층(프린팅) 공정은 매우 빠르게 완료됩니다. 그 결과, 엔지니어링 팀은 **후처리(Post-Processing)**와 **품질 검증(Qualification)**에 더욱 집중할 수 있습니다.

대형 금속 3D 프린팅을 시작할 준비가 되셨나요?

대형 제조 프로젝트를 기존의 주조(Casting) 및 단조(Forging) 방식에서 대형 금속 3D 프린팅으로 전환하려면, 풍부한 현장 경험과 검증된 실적을 갖춘 전문 파트너가 필요합니다. MX3D는 유럽 최고 수준의 로봇 기반 WAAM(Wire Arc Additive Manufacturing) 생산 시설을 운영하고 있으며, 24시간 연중무휴(24/7) 가동되는 15개 이상의 자동화 생산 셀을 통해 세계에서 가장 까다로운 산업 분야에 완전 인증된 니어넷셰이프(Near-Net-Shape) 부품을 공급하고 있습니다.
긴급한 단품(One-off) 교체 부품을 제작해야 하는 경우는 물론, 사내(In-house) 대형 WAAM 생산 시스템 도입을 검토하는 경우에도 MX3D는 전문적인 기술 지원, 공인된 품질 보증, 그리고 신속한 납기를 암스테르담 본사 생산 시설을 통해 제공합니다.