3D프린팅 기술로 타이어 금형 제작 혁신… 제작시간 75%단축하다.
타이어 제조 공정의 첫 시작은 타이어 금형제작이며, 타이어 금형제작 공정에서 가장 첫 단계는 타이어 마스터모델 제작입니다. 타이어 산업은 수십 년간 정밀 가공 중심의 공정 체계를 선호해 왔으며, 마스터모델 제작에만 19단계에 이르는 복잡하고 정교한 공정과 고숙련 인력의 숙련된 작업이 필요하였습니다.
3D 프린팅 기반 마스터모델 공정 혁신, 제작 시간 4분의 1로 단축
글룩(GLUCK)은 고정밀 SLA 3D 프린팅 기술로 마스터모델 제작 단계를 19단계에서 10단계 이하로 줄였으며, 제작시간은 120시간 -> 30시간으로, 최대 75% 수준으로 단축시켰습니다. 이는 수십 년간 유지되어온 전통적인 제조 방식을 넘어, 타이어 산업을 포함하는 목형/몰드 산업의 디지털 전환 가능성을 현실화한 사례라 할 수 있습니다.
3D프린팅은 3D모델링 데이터를 기반으로 출력만 시작되면, 별도의 후공정 없이 최종 제품이 자동으로 완성되는 고도로 자동화된 제조 기술입니다. 3D프린터 하드웨어와 소프트웨어의 초기 세팅만 잘 되어있다면, 누구나 기본 지식만으로 운용할 수 있을 만큼 장비 운용에 대한 진입 장벽이 높지 않으며, 전통적인 절삭가공 방식인 CNC와 비교했을 때 숙련공에 대한 의존도가 현저히 낮습니다.
반면, CNC 가공은 CAM 설계 단계부터 작업자의 숙련도에 따라 결과물이 크게 달라지며, 가공 중에는 공구의 마모 상태를 지속적으로 모니터링하고, 필요시 즉시 교체해야 하는 관리 소요가 존재합니다. 특히 드릴날의 마모로 인해 발생하는 미세한 가공 불량은 제품의 품질에 직결되는 문제이기 때문에, 제조가 완료될 때까지 숙련공의 지속적인 품질검사(QC)와 공구 세팅 조정이 필수입니다.
과학기술정보통신부의 ‘3D 프린팅 제조혁신 실증지원사업’ 사업 2차 연차 단계 진입
타이어 마스터모델 3D프린팅 양산 프로젝트는 과학기술정보통신부의 ‘3D프린팅 제조혁신 실증지원사업(2024~2026)’의 일환으로 실증 중이며, 한국프리시전웍스(한국 앤 컴퍼니그룹 금형 계열사)와 공동으로 개발하고 있습니다. 해외에서 수입해 오던 일부 공정을 국내 독자 기술로 대체할 수 있는 가능성을 확보하였으며, 기존 제조 인프라를 디지털 기반으로 전환할 수 있는 테스트베드 역할도 수행하고 있습니다.
1차 연차에서는 마스터모델 출력 공정과 정밀도 기준 검증을 완료하였으며, 2차 연차 단계에서는 실제 금형 제작 공정과 연계기술 고도화 및 제조 현장 확대 적용을 본격적으로 추진 중입니다. 마스터모델을 활용하여 두 차례의 캐스팅 공정을 거쳐 금형이 제작되는 만큼, 정밀도는 가장 중요한 품질 요소 중 하나입니다.
현재 3D프린팅 마스터모델은 ±0.06mm 이내의 정밀도를 충족하였으며, 실제 금형 제작에 바로 적용가능한 수준의 품질을 확보하였습니다.
탄소배출량, 기존 제조공정 대비 약 79% 절감
CNC를 포함하는 절삭가공과 비교하여, 3D프린팅 적층제조공법은 환경보호측면에서도 우위에 있습니다. 기존 타이어 금형 제작 공정은 원재료의 약 40% 이상이 폐기되는 문제가 있지만, 3D프린팅은 필요한 만큼만 재료를 사용하여 폐기물 발생량을 최대 95%까지 줄일 수 있습니다. 이와 함께 탄소배출량을 기존 대비 약 79% 절감되며, 친환경 제조 체계를 구축하고 있습니다.
일체형 설계와 고정밀 제조로 확장하는 3D프린팅
글룩은 단순한 생산 효율성 향상에 그치지 않고, 언더컷 구조와 같은 기존 가공 방식으로는 구현이 어려웠던 디자인을 극복함과 동시에, 오직 적층제조공법만 창출할 수 있는 고부가가치를 위해 기술 고도화를 진행하고 있습니다.
글룩의 3D프린팅 타이어 마스터모델은 정밀도 향상과 생산성 증대를 위해 DfAM 설계(Design for Additive Manufacturing) 를 최적화하여 적용하였으며, 기존 CNC 공법으로는 제작할 수 없는 내측/내부 설계가 적용되어 있습니다.
3D프린팅 공정기술의 확장 가능성
✔️ 타이어 산업 외에도 고정밀 금형, 몰드, 목형 산업 으로의 적용
✔️ 다종 부품의 일체화(Integrated Design)와 일체화를 통한 경량화 및 비용효율달성
✔️ Low-risk & Zero-Inventory에 근거한 1인 디자이너 및 굿즈 산업에서의 최종 제품 양산
✔️ 자동차 산업의 시리즈 생산 단계에서의 준 대량생산
✔️ 로봇 하드웨어, 의료용 시뮬레이터, 중소형 전자기기, 중대형 커버류 등 외장재 산업
글룩은 3D프린팅 기반 타이어 마스터모델 제작 기술을 통해 공정 단축, 정밀도 향상, 친환경 효과 등 다양한 성과를 입증하였습니다. 타이어 산업을 넘어 모든 목형산업, 자동차 산업, 로봇 산업 등 다양한 제조 산업으로의 기술 적용을 확대하고 있습니다.
앞으로도 글룩은 산업 현장의 요구에 더욱 빠르고 유연하게 대응할 수 있는 기술력을 확보하며, 3D프린팅 공정제조의 혁신을 이끌어나가는 선도 주자가 되겠습니다.
타이어 금형 제작부터 정밀 제조 혁신까지,
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