Thermwood, 20피트 높이 부품 제작 가능한 수직 적층 3D 프린팅 혁신 기술 시연

CNC 공작기계 제조사 Thermwood Corp.(미국 인디애나 Dale)은 특허받은 수직 적층 프린트(VLP) 기술을 사용한 대형 3D 프린팅 신접근법을 성공적으로 시연했다고 최근 밝혔다. 수직 적층 프린팅은 수평이 아닌 수직 평면에서 프린팅해 기존 수평 적층으로는 실용적이지 않은 훨씬 더 높은 부품 프린팅을 가능케 한다. 회사에 따르면 이미 Thermwood 대형 LSAM(L-Sam) 시스템에서 20피트(약 6m) 이상 높이 부품을 프린팅했다.

LSAM 시스템과 수직 프린팅 접근법

Thermwood에 따르면 LSAM 대형 적층 시스템은 일반적으로 높은 벽, 고정 테이블, 이동 갠트리를 갖는다. 이 기계에서 부품을 수직 프린팅할 때 수직 이동 테이블에 프린팅하고 스테인리스 벨트로 메인 테이블에 지지한다. 작년 저가형 LSAM 시스템 'MT'를 출시했는데, 고정 갠트리와 이동 테이블 구조라 수직 프린팅에 근본적으로 다른 접근이 필요하다고 한다.

이 접근법에서 부품은 메인 테이블 후면에 고정되고 이동 테이블을 타고 움직이는 지지 구조물에 프린팅된다. 두 번째 5×10피트 프린트 테이블이 메인 테이블 후면에 수직 장착된다. 부품이 성장함에 따라 이동 테이블이 부품을 지지 구조물로 당긴다. 이 접근으로 LSAM-MT는 Z축 5피트, X축 10피트, Y축 10피트까지 부품 프린팅이 가능하다.

검증 결과

이 접근법 검증을 위해 저온·고온 열가소성 소재로 부품을 프린팅했다. 첫 부품은 탄소섬유 강화 ABS로, 실온 또는 약간 이상에서 작동하는 산업용 툴링, 고정구, 주조 패턴, 다양한 구조 부품에 이상적이다.

두 번째로 Techmer 블렌드 25% 탄소섬유 강화 PSU/PESU 고온 부품을 성공적으로 프린팅했다. 고온 PSU/PESU 부품 무게는 1,190파운드(약 540kg)로 이동 테이블 시스템 한계에 근접했다. 프린트 시간은 16시간 40분 소요되었다.

PSU, PESU, PEI 등 고온 가공 소재로 만든 부품은 압력과 진공을 사용하는 오토클레이브에서 고온 작동하는 금형과 툴링에 주로 쓰인다. Thermwood는 2차 코팅 없이 항공우주 표준 진공 유지 대형 부품 프린팅 능력이 이를 더욱 가치 있게 만든다고 밝혔다.

MT와 Thermwood 대형 LSAM 시스템 모두 동일 장비에서 프린팅과 트리밍이 가능하다. 부품을 고속 프린팅 후 냉각되면 최종 크기와 형상으로 가공한다.

대형 LSAM 기계는 이론적으로 50,000파운드(약 22.7톤) 무게 부품까지 수직 프린팅 가능해 실질적 무게 제한이 없으며, 40피트 길이 VLP 장착 기계가 이미 제작·납품되었다.