[헬로티]

로봇이 제4차 산업혁명에서 핵심적인 역할을 담당할 것이라는 전망이다. 특히 인공지능·IoT 등 다양한 신기술과 융합하면서 로봇에 거는 공급기업은 물론 수요기업들의 기대는 가히 폭발적이다. ‘지능형 로봇, 스마트 제조 해법 될까’ 제하의 기획을 통해 로봇의 현재와 미래 가능성을 점친다. <편집자>

스마트공장 및 융복합 기술로 대변되는 미래의 4차 산업혁명에서는 3D 프린팅 기술의 역할이 더욱 중요시되고 있다. 3D 프린팅이란 3D로 설계된 디지털 도면 정보를 입력, 적층식 제조 방식을 이용하여 입체적인 형태로 출력하는 제작 기술로, 로봇 산업을 비롯해 자동차, 의료, 패션, 항공?우주, 가전 등 다양한 분야에 활용된다. 국내외 활용 사례로 보는 로봇 분야 3D 프린팅 활용 방안과 로봇.기계 분야를 위한 3D 프린팅 베스트 솔루션을 제안한다.

최근 몇 년 사이에 매스컴을 통해 절삭가공으로 대표되는 기존의 제조방식의 틀을 바꾸는 3D 프린팅에 대해 자주 소개되고 있다.

이러한 3D 프린팅 기술은 이미 30년 전 미국에서 최초의 3D 프린터가 개발된 이후 상용화가 시작되었으며 우리나라에서도 대기업 및 국가연구기관들이 주축이 되어 활용된 역사가 이미 20여년이 되어가고 있다.

3D 프린팅이란, 절삭가공으로 대표되는 기존의 가공 방식으로 파트를 제작하는 대신에 3차원 CAD로 모델링한 파일을 3D 프린터를 이용해 각 단면을 적층해가면서 간편하고 빠르게 직접 출력하는 기술이다.

3D 프린팅은 ‘제3의 산업혁명’으로 대표되는 신기술의 대명사로 불릴 만큼 최근 수년 사이에 산업계, 정부기관, 학계에 급속히 확산되고 있으며 형상물의 제작 시간 단축, 제작비용 절감, 제품개발 시 창의성 고양, R&D 단계의 보안 강화 등에 크게 기여하고 있다.

설계한 형상물의 시제품을 기존의 가공 방식으로 제작할 경우, 장비 운영자는 우선 설계도면을 해석한 후 가공 방식을 결정해야 하고, CNC 등 가공장비를 이용한 작업이 필요할 경우 기준면(datum)의 설정, 가공 툴(tool) 지정 및 프로그래밍 과정을 거치고, 필요시 가공을 위한 별도의 jig 및 fixture까지 추가로 준비 또는 제작해야 하는 경우가 있으므로 이러한 전반적인 과정에 필요한 노하우와 시간의 투입이 불가피하게 된다.

그러나 3D 프린터를 이용할 경우 장비 운용에 대한 특별한 노하우가 없이 누구나 각 장비에 사용되는 재료가 로딩(loading)된 상태에서 설계파일을 운용 PC 또는 직접 3D 프린터를 통해 전송한 후 형상물의 출력방향 설정과 같은 단순작업을 거쳐 곧바로 자동으로 제작하게 되므로 기존 가공방식에서 소요되었던 장시간과 가공장비 운용 시 필요한 인건비에 따른 고비용의 문제를 해결할 수 있다.

특히, 공장자동화 설비 및 로봇 분야의 제품설계 시 시제품 제작뿐 아니라, 기존 금속으로 여러 부품으로 가공 후 조립 또는 용접하여 사용하던 그리퍼(gripper)류를 3D 프린터를 이용하여 고강도 플라스틱 재료로 직접 출력하여 빠르고 저렴하고 가볍게 제작하여 사용하는 사례까지 등장하게 되었다.  

▲ 3D 프린팅 분야별 활용도

노두숙 _ 프로토텍 기술영업팀