로봇 기반 WAAM(Wire Arc Additive Manufacturing) 기술을 활용한 스테인리스강 3D 프린팅은 표준 산업용 용접 와이어를 한 층씩 적층하여 고밀도·인증 가능한 부품을 제작하는 첨단 로봇 제조 공정입니다. 이 기술은 공급망 병목 현상을 우회하기 위해 해양 플랜트 및 조선·해양 산업 분야에서 폭넓게 활용되고 있습니다.
플랜지, 매니폴드, 밸브 바디, 압력용기 노즐과 같은 듀플렉스 및 슈퍼 듀플렉스 단조 부품은 일반적으로 전문 주조·단조 업체에서 6~18개월에 이르는 긴 납기를 필요로 합니다. 전 세계적으로 듀플렉스 단조 생산 능력이 소수의 전문 시설에 집중되어 있기 때문에, 단 하나의 부품 공급 지연만으로도 해양 인프라 프로젝트 전체가 지연될 수 있습니다. MX3D는 맞춤형 금형 제작이 필요 없는 WAAM 공정을 통해 수주 후 수주 내 생산을 시작하고, 기존 주조·단조 대기 공정을 우회함으로써 이러한 문제를 해결합니다. 이 DNV 인증 공정은 SS316L, Duplex 2205, Super Duplex 2507 소재를 모두 지원합니다.
WAAM이 스테인리스강 및 듀플렉스 부품 제작에 이상적인 이유
해양 산업 공급망의 문제와 WAAM의 해결책
듀플렉스 및 슈퍼 듀플렉스 단조 부품을 조달하려면 제한적인 글로벌 공급망을 거쳐야 하며, 6~18개월의 긴 납기를 감수해야 하고, 많은 경우 높은 최소 주문 수량(MOQ)도 충족해야 합니다. WAAM(Wire Arc Additive Manufacturing)은 수주 내 생산을 시작할 수 있으며, 단 한 개의 부품부터 제작이 가능하고, 금형 비용도 발생하지 않습니다.
듀플렉스 등급 소재: WAAM이 열적으로 적합한 이유
듀플렉스 스테인리스강은 높은 강도와 우수한 내식성을 확보하기 위해 오스테나이트와 페라이트가 약 50:50의 비율로 균형을 이루는 미세조직이 필수적입니다. WAAM(Wire Arc Additive Manufacturing) 공정은 열 사이클을 정밀하게 제어할 수 있어, 이러한 듀플렉스 미세조직이 유지되도록 세밀하게 관리할 수 있습니다. 또한, 적층 후에는 일반적으로 1,020~1,080°C에서의 용체화 열처리(Solution Annealing)를 수행하여 필요한 상(Phase) 균형을 최적으로 회복합니다.
사용 가능한 스테인리스강 등급
| 등급 | 유형 | UNS / EN | 주요 특성 | 적용 분야 |
| SS316L | 오스테나이트계 | S31603 / 1.4404 | 우수한 내식성, 뛰어난 용접성, 폭넓은 인증 실적 | 배관, 밸브 바디 및 일반 해양 구조물 |
| Duplex ER2205 | 듀플렉스 | S32205 / 1.4462 | 높은 강도(오스테나이트계의 약 2배)와 우수한 내식성 | 해양 구조물, 압력 배관 및 매니폴드 |
| Duplex ER2209 | 듀플렉스 용가재 | S39209 / W 22 9 3 NL | 높은 인장강도와 적절한 페라이트 균형을 위해 니켈을 추가 합금한 소재 | Duplex 2205용 용접 소모재 |
| Super Duplex ER2594 | 슈퍼 듀플렉스 | S32750 / 1.4410 | 최고 수준의 공식(Pitting) 저항성(PREN 약 42), 우수한 해수 내식성 | 해저 설비(Subsea), 고염화물 환경, 열교환기 |
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MX3D 스테인리스강 3D 프린팅: MX3D가 제공하는 솔루션
기계적 특성
| 특성 | WAAM ER316LSi (MX3D) | Wrought S316L | WAAM Duplex ER2209 (MX3D) | Wrought Duplex 2205 | WAAM Super Duplex ER2594 (MX3D) | Wrought Super Duplex 2507 |
| UTS | 610 MPa | 485 MPa | 750 MPa | 620 MPa | 760 – 850 MPa | 800 – 1000 MPa |
| YTS | 330 MPa | 170 MPa | 580 MPa | 450 MPa | 550 – 580 MPa | 550 MPa |
| A% | 34% | 40% | 30% | 25% | 30 – 35% | 25% |
화학적 조성 및 경도 특성
| 특성 | WAAM ER316LSi (MX3D) | Wrought S316L | WAAM Duplex ER2209 (MX3D) | Wrought Duplex 2205 | WAAM Super Duplex ER2594 (MX3D) | Wrought Super Duplex 2507 |
| PREN | ~27 | ~24 | – | ~35 | ~42 | > 41 |
| 경도 | 185 HV10 | ~150 HB | 260 HV10 | ~290 HB | 후 | ≤ 300 HB (~290 HB) |
후처리 가능 공정
- 용체화 열처리(Solution Annealing): 듀플렉스 등급 소재의 미세조직을 안정화하기 위해 필수적으로 수행되는 공정으로, 엄격한 관리 기준에 따라 적용됩니다.
- 비파괴 검사(NDT): 인증 기준에 따라 UT(초음파 탐상 검사), RT(방사선 투과 검사), PT(침투 탐상 검사), MT(자분 탐상 검사) 등 종합적인 비파괴 검사를 수행합니다.
- 표면 처리: 극한 환경의 요구 사항에 맞춰 부동태화(Passivation) 및 맞춤형 표면 처리 공정을 적용합니다.
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스테인리스강 3D 프린팅의 적용 분야
극한 환경에 사용되는 인증된 부품을 3D 프린팅하기 위해 듀플렉스 및 슈퍼 듀플렉스 소재를 활용합니다.
특수 소재를 활용하여 알루미늄 카울 벤트(Aluminum Cowl Vents) 및 **청동 프로펠러(Bronze Propellers)**와 같은 대형 주문형 예비 부품을 조선업체에 공급함으로써, 장비 가동 중단 시간을 획기적으로 줄입니다.
방위 산업을 위해 지역 기반의 독립적인 공급망을 제공하며, 고강도 강재 대체 부품과 대형 구조 부품을 필요에 따라 온디맨드 방식으로 3D 프린팅합니다.
맞춤형 휠 브래킷(Wheel Brackets)부터 대형 섀시 프로토타입과 특수 지그·툴링까지, MX3D의 기술은 자동차 및 중장비 운송 분야의 엔지니어링 개발을 더욱 신속하게 지원합니다.
디지털 좌표를 실제 구조물로 구현합니다. 다음 사례에서 확인할 수 있듯이, ESA Floor와 Takenaka Steel Connector 사례에서 볼 수 있듯이, WAAM은 구조 엔지니어가 복잡한 구조용 강재 노드와 맞춤형 건축 구조 요소를 제작할 수 있도록 지원합니다.
신속한 프로토타입용 툴링 인서트(Tooling Inserts)를 제작하고, 특수 탄소강 및 공구강을 활용하여 산업용 금형(Molds)과 로봇 암(Robot Arms) 같은 고강도 맞춤형 부품을 제조합니다.
거대한 규모와 복잡한 금속 디자인을 현실로 구현합니다. The Underground Tree, Gradient Screen, Dolium과 같은 프로젝트는 완전한 형상 자유도와 탁월한 구조적 안정성을 동시에 구현할 수 있는 MX3D의 기술력을 보여주는 대표적인 사례입니다.
MX3D Art Lab의 제작 방식에 대해 자세히 알아보고, 다음 프로젝트를 MX3D와 함께 시작해 보세요.
스테인리스강 3D 프린팅에 관한 자주 묻는 질문
WAAM으로 듀플렉스 스테인리스강을 프린팅할 수 있나요?
네, WAAM은 듀플렉스 스테인리스강을 프린팅하는 데 매우 효과적인 기술입니다. 로봇 적층 과정에서 열 사이클을 정밀하게 제어하고, 적층 후 1,020~1,080°C에서 엄격한 용체화 열처리(Solution Annealing)를 수행함으로써, 요구되는 오스테나이트/페라이트 50:50 미세조직을 안정적으로 구현할 수 있습니다.
WAAM으로 어떤 스테인리스강 등급을 3D 프린팅할 수 있나요?
WAAM은 다양한 산업용 스테인리스강을 지원합니다. 표준 산업용 용접 와이어를 사용하여 SS316L과 같은 오스테나이트계 스테인리스강, Duplex 2205와 같은 고강도 듀플렉스 스테인리스강, 그리고 Super Duplex 2507과 같은 고내식성 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강을 적층할 수 있습니다.
WAAM으로 제작한 스테인리스강의 기계적 특성은 단조품과 비교해 어떤가요?
WAAM으로 제작한 스테인리스강 부품은 일반적인 단조재 및 압연재(wrought material)와 동등하거나, 경우에 따라 이를 뛰어넘는 기계적 특성을 제공합니다. 예를 들어, WAAM으로 적층한 SS316L과 Duplex 2205는 인장강도(UTS), 항복강도, 그리고 요구 경도 기준에서 기존 소재와 동등한 수준의 성능을 달성하여, 대형 단조 부품을 안전하게 대체할 수 있습니다.
WAAM으로 제작한 스테인리스강 부품은 DNV 인증을 받을 수 있나요?
네. MX3D의 WAAM 스테인리스강 제조 공정은 엄격한 DNV 인증 체계에 따라 운영됩니다. 이 인증은 소재와 로봇 적층 공정을 포괄적으로 검증하여, 대형 3D 프린팅 부품을 해양 플랜트 및 조선·해양 환경에 안전하게 적용할 수 있도록 보장합니다.
해양 플랜트 및 조선·해양 분야에서 WAAM 스테인리스강은 단조품과 비교해 어떤 장점이 있나요?
해양 플랜트용 듀플렉스 단조 부품은 일반적으로 6~18개월의 긴 납기와 고가의 맞춤형 금형 제작이 필요합니다. 반면 WAAM은 금형 비용을 없애고, Near-Net-Shape(근사 최종 형상) 적층을 통해 원자재 낭비를 최소화하며, 완전 치밀(Full Density)하고 DNV 인증을 충족하는 구조용 부품을 수개월이 아닌 수주 내에 제작할 수 있습니다.
WAAM으로 Super Duplex 2507을 프린팅할 수 있나요?
네. Super Duplex 2507은 WAAM 소재 포트폴리오의 핵심 재료 중 하나로, 최고 수준의 공식 저항성 지수(PREN, Pitting Resistance Equivalent Number)가 요구되는 해저(Subsea) 부품과 매니폴드 제작을 위해 사용됩니다. 이 소재는 부식성이 매우 강한 해수 및 고염화물 환경에서도 뛰어난 내식성을 발휘하도록 설계되었습니다.
스테인리스강 또는 듀플렉스 부품의 3D 프린팅이 필요하신가요?
DNV 인증을 받은 SS316L, Duplex 2205 또는 Super Duplex 2507이 필요하시다면, MX3D는 유럽에서 가장 높은 수준의 인증과 자동화 설비를 갖춘 생산 시설을 통해 대형 부품을 납기 내에 제공합니다.
