임팩트 4530으로 UNITED GRINDING Group은 세계 최초의 산업용 포맷의 “메이드 인 스위스” 적층 공작기계를 개발했습니다. CEO인 슈테판 넬은 취리히 ETH 교수인 마르쿠스 밤바흐와의 인터뷰에서 새로운 기술의 잠재력에 대해 설명합니다.

미스터 넬, 구체적으로 어떻게 해서 새로운 기술 분야에 진입하게 되었나요, 하룻밤 사이에 이런 결정을 내릴 수는 없잖아요.

슈테판 넬: 예, 과정이 있었습니다. 우리는 먼저 이러한 기계 제조업체의 고객 입장이 되어 봤습니다. 이를 이미 1996년부터 3D 프린팅 경험이 있는 Inspire를 대상으로 실시했고, IRPD를 인수하면서 바로 이 네트워크에 참여했습니다. 그 다음에는 개발팀과 3D 사전 경험이 있는 Inspire 직원들을 작업에 착수하도록 하면서 말했습니다: 이제 해야 할 일을 하세요. 그 결과는 임팩트 4530으로, 9.2톤의 스위스산 기계입니다.

미스터 밤바흐, 이때 UNITED GRINDING Group은 교과서를 따랐습니까?

마르쿠스 밤바흐: 당연히 적층 제조에는 몇 가지 고유한 장점이 있습니다. 예를 들어 구성품당 비용은 구성품의 복잡성과 갯수에 덜 의존적입니다. 다른 공정에서는 그렇지 않습니다. 또한 생산을 더욱 현지화하고, 생산을 분산시킬 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 우리는 항상 제조 체인 측면에서 비용 구조를 생각해야 합니다. 비용 문제가 지배적이라면, 오늘날 우리가 알고 있는 적층 제조를 이용한 사업 사례는 없습니다. 그 이유는 구성품 프린팅을 완성하기까지 비교적 오랜 시간이 걸리거나 많은 경험이 필요한 경우가 많기 때문입니다. 구성품이 더 복잡하거나 적용이 더 까다롭다면 엔지니어 팀을 고용해야 하며, 이러한 경우 요구사항을 충족시키는 구성품을 실제로 얻기까지 수 주가 걸립니다. 그렇지만 UNITED GRINDING은 매우 견고한 기계를 시장에, 그것도 이미 자리가 잡힌 시장에 내놓았습니다. 이는 매우 좋은 전제조건입니다.

미스터 넬, 미스터 밤바흐는 이런 기술에 대해 조금 주저하는 것처럼 보입니다.

슈테판 넬: 우리는 적층 제조가 연삭을 대체할 것이라는 생각은 전혀 하지 않았습니다. 우선 공정이 제공하는 표면 품질이 다르기 때문입니다. 또한 정밀도 역시 따라갈 수 없습니다. 그렇지만 이 기술은 현재 연삭기의 업스트림을 보완할 수 있는 새로운 생성 프로세스를 제공합니다. 이는 기존의 당사 포트폴리오에 보충되는 많은 기술 중 하나입니다. 현재 MÄGERLE 연삭기를 보시면, 이 기계는 연삭뿐만 아니라 밀링과 드릴링도 합니다. 이 기계는 가공 센터입니다. WALTER EWAG에서는 레이저 기술을 구축했습니다. 우리가 측정기만 전문으로 하는 주요 회사보다 더 많은 측정기를 생산한다는 사실조차 모르는 사람들이 많습니다. 적층 공작기계 역시 이 콘셉트에 적합합니다.

장크트 갈렌에 있는 IRPD의 젊은 엔지니어들과의 대화에서 적층 제조를 통해 전체적으로 더 나은 제품을 얻을 수 있다는 유토피아가 떠올랐습니다. 이 유토피아의 경계가 어디라고 보십니까?

슈테판 넬: 엔지니어들이 옳게 판단한 사항은 3D 제조는 설계자들에게 완전히 새로운 가능성들을 제공한다는 것입니다. 설계자들은 우선 3D 프린팅의 장점을 활용할 수 있도록 부품을 구성하는 방법을 배워야 합니다. 현재 밀링 머신이나 선반에서 제작하는 기존의 부품을 일대일로 3D 프린터로 옮겨 놓는 것은 의미가 없습니다.

마르쿠스 밤바흐: 가공으로 돈을 버는 서비스 제공자에게 3D 기계를 제공하고, 여기에 설계자가 없다면, 더 나은 부품을 만드는 것이 어려울 것입니다. 이 서비스 제공자는 여전히 깎아 제작하는 구조물 관점에서 생각하기 때문입니다. 업계에서 제가 경험한 성공적인 사례들은 실제로 유압 분야에서 나왔습니다. 또는 많은 개별 부품 대신 일체형 부품을 프린팅했던 냉각 분야에서도 나왔습니다. 이러한 사례에서는 잠재력을 체계적으로 높이는 기술적 도약을 확인할 수 있습니다. 예를 들어 항공우주산업의 경우 초경량 구조가 가능합니다. 그 다음으로는 개별화된 구성 요소들이 중요한 의료 기술을 살펴볼 수 있습니다. 그렇지만 지금 우리 사회가 더 나은 제품을 얻는다고 말한다면, 저는 약간 회의적입니다. 제가 알고 있는 최대 3D 대량 생산은 연간 수만 개의 디자이너 안경입니다. 그렇지만 약 2백만 개의 부품들을 제작할 수는 없습니다. 기술에는 한계가 있기 때문입니다.

슈테판 넬: 당연히 한계가 있습니다. 그렇지만 동시에 변화도 진행 중입니다. 지금까지 금속 분야의 대부분의 3D 프린터는 대학과 기업의 실험 부서에 있었습니다. 그렇지만 이제 고객은 기계로 산업용으로 생산하길 원하며, 공정 최적화에는 관심이 없습니다. 이들은 기계가 작동하길 원합니다. 그리고 우리는 이 요구사항을 임팩트 4530으로 충족시킬 수 있습니다.

고객들은 산업용 3D 프린팅 공작기계에 대해 구체적으로 어떤 요구 사항들을 갖고 있나요?

슈테판 넬: 안정적으로 작동하고, 빠르게 작업하고 실수를 해서는 안 됩니다. 그래서 임팩트는 각각 1000와트의 레이저를 최대 4개까지 사용합니다. 물론 레이저는 연기 잔류물 흔적을 남겨서, 이를 처리해야 합니다. 그 다음에는 간단해 보이는 것들이 있습니다: 당사에서는 소재를 퍼뜨리는 립을 모니터링하며, 결함이 발생하면 작업이 계속 진행되는 것을 방지하기 위해, 립이 자체적으로 교체됩니다. 이는 고객이 직원과 함께 지속적으로 기계를 모니터링하여 비용을 많이 소비할 필요가 없어 산업 공정에서도 매우 중요합니다. 즉 높은 수준의 자율성을 갖고 있어야 하며 전반적으로 스스로 모니터링해야 합니다. 일반적으로 부품과 소재를 교체해야 하며, 기계는 이를 할 수 있어야 합니다. 단지 소재 교체를 위해 한 개 또는 두 개의 레이어 손실이 있어서는 안 됩니다. 당사에서는 소재 교체에 단지 120분만 소요되며, 작업 간의 교체는 15분 안에 이뤄집니다. 게다가 우리는 밀링, 터닝 및 그라인딩을 하는 고객들이 많고, 이 고객들은 사내에 많은 제조 기술과 이에 상응하는 많은 직원을 두고 있습니다. 이들은 3D 프린팅을 적절하게 통합시켜야 합니다. 그리고 저희는 환경 오염을 일으키지 않도록 기계를 설계해야 합니다. 사람이 금속 분말과 직접 접촉해서는 안 되기 때문입니다.

이것이 우리가 가야 할 올바른 방향인 것 같습니다. 어쩌면 유토피아가 실현될 수도 있습니다, 어떻게 생각하십니까, 미스터 밤바흐?

마르쿠스 밤바흐: 적층 제조가 기술로서 계속해서 발전한다면 가능할 수도 있겠습니다. 그렇지만 저는 일단은 적층 제조가 확고한 자리를 잡은 대량생산용 기술을 대체하는 일명 대체 기술이 될 것이라고는 생각하지 않습니다. 소프트웨어 솔루션의 지속적인 개발 역시 중요합니다.

슈테판 넬: 유토피아를 지향하는 것은 좋다고 생각하며, 소프트웨어 솔루션은 장크트 갈렌의 IRPD 팀이 지속적으로 최적화하고 있습니다. 결국 이는 대부분의 고객에게는 효율성의 문제입니다. 그사이 생태계에 관한 관점도 여기에서 중요한 역할을 하고 있습니다. 이 점에 있어 적층 제조는 매우 커다란 잠재력을 갖고 있습니다. 운송의 필요가 줄어들고, 공급망도 점점 짧아집니다. 저는 적층 제조가 공작기계 산업에 진출할 것이라고 확신합니다. 그렇지만 적층 제조가 다른 모든 것들을 몰아내거나 대체하지는 않을 것입니다.

텍스트: 미햐엘 홉, 사진: 토마스 오익스터