현대자동차그룹 핵심 계열사로 자동차부품과 공작기계 등을 생산하는 현대위아(주)(대표이사 김경배)는 금속 3D프린터 전문업체 인스텍과 함께 ‘3D프린팅 하이브리드 가공기’를 개발했다고 6월 11일 밝혔다.

하이브리드 가공기는 금속 분말을 쌓아 원하는 물체를 만드는 3D프린터와 금속을 공구로 깎아 가공하는 공작기계를 결합한 제품이다. 현대위아와 인스텍은 산업통상자원부 ‘글로벌 전문기술개발사업’의 일환으로 2015년 개발을 시작, 4년 만에 결실을 맺었다.

현대위아는 하이브리드 가공기를 5축 머시닝센터 공작기계에 ‘DED(Directed Energy Deposition)’ 방식의 3D프린터 모듈과 ‘PBF(Powder Bed Fusion)’ 모듈을 붙이는 방식으로 개발했다. 만들고자 하는 제품의 특성에 따라 DED나 PBF 모듈에서 1차적으로 형상을 만든 뒤 공작기계로 정밀하게 깎아 최종 가공물을 완성하는 방식이다.

현대위아는 하이브리드 가공기의 ‘통합제어기’를 통해 공작기계의 주축과 3D프린터 모듈을 동시에 운용할 수 있도록 했다. 제어기가 최종 결과물을 위한 최적의 가공 공구와 방식을 판단한다.

금속 절삭이 필요하면 머시닝센터에 달린 주축이 내려와 금속을 깎고, 적층 가공이 필요할 때는 DED모듈을 이용한다. DED는 레이저 빔을 이용해 원 소재를 녹여 부착하며 모양을 만드는 3D프린팅 방식이다.

현대위아는 3D프린팅의 또 다른 방식인 PBF 모듈도 함께 사용할 수 있도록 했다. PBF 방식은 금속 분말을 베드 위에 깔고 그 위에 레이저 빔을 주사해 금속을 결합시키며 제품을 만드는 방식이다.

DED 방식보다 강도는 다소 떨어지지만 복잡한 형상을 만들 때 유리하다. 현대위아는 공작기계와 PBF모듈을 ‘자동 워크 교환 시스템’을 이용해 연결해 동시에 쓸 수 있도록 했다. PBF모듈에서 1차적으로 제작한 뒤 자동 워크 교환 시스템을 이용해 이를 공작기계로 옮겨, 최종 완성을 하는 식이다.

현대위아와 인스텍은 하이브리드 가공기를 ‘인공 고관절’ 제작에 우선적으로 투입할 예정이다. 티타늄 소재로 만드는 인공 고관절은 3D프린터와 공작기계를 함께 이용해 만드는 대표적 금속 제품이기 때문이다. 현대위아는 또한 하이브리드 가공기가 향후 산업용 설비와 항공 우주 부품 및 방산 부품 가공시장에서 활용할 수 있을 것으로 전망하고 있다.