3D 프린팅으로 사출 주조 혁신: 툴링 단축 및 리드타임 감축

신제품 개발에서 속도는 필수입니다. 부품을 더 빨리 고객 손에 쥐여줄수록 수주 확률이 높아집니다. 이에 프로젝트 초점은 툴링 리드타임에 맞춰집니다. 사출 주조 패턴과 코어 박스는 금속 주조 다이만큼 오래 걸리진 않지만, 여전히 프로젝트 타임라인에 수주를 더할 수 있습니다. 여기에 3D 프린팅이 해결책이 됩니다.

금속 3D 프린팅도 가능하지만, 이렇게 만든 부품은 사출 주조품을 대체하기 어렵습니다. 소재가 다르고 외관, 물성, 기능성이 주조품과 다르기 때문입니다. 그러나 몰드와 코어 제작 수단으로서 3D 프린팅은 특정 용도에서 이점을 제공합니다.

기존 사출 주조

기존 방식에서는 부품을 복제한 패턴 주위에 모래를 다져 몰드를 만듭니다. 모래 결합 방식은 두 가지입니다. 점토 바인더를 포함해 수분을 머금은 '그린 샌드', 또는 수지 바인더로 코팅한 레진 샌드입니다.

모래 밀도는 사출 주조의 핵심 변수입니다. 금속이 침투하지 못할 만큼 충분히 다져야 하지만, 공동 내 공기 투과를 막을 만큼 과도하게 다져선 안 됩니다.

패턴을 제거하면 금속이 채워질 공동이 남습니다.

밸브 바디, 매니폴드, 하우징 등 중공 형상이 필요할 때는 코어를 사용합니다. 이는 주조품에 필요한 중공 형상을 재현하는 압축 모래 형상입니다. 코어를 모래 몰드 공동에 배치해 액체 금속이 차지할 공간을 확보합니다.

금속 주입 및 응고 후 모래 몰드와 코어를 깨서 금속 부품을 꺼냅니다.

3D 프린팅 활용

Impro는 '바인더 제팅(Binder Jetting)' 공정으로 모래 몰드와 코어를 3D 프린팅합니다.

몰드와 코어의 CAD 모델로 시작해, 몰드와 코어를 관통하는 매우 얇은 슬라이스 시리즈로 정의해 프린팅 데이터를 준비합니다.

프린터는 이 CAD 슬라이스에 해당하는 모래 얇은 층을 증착합니다. 각 층 증착 후, 티셔츠 스크린 인쇄와 유사하게 바인더 액체를 고화가 필요한 영역에 분사합니다. 이는 잉크젯 프린터 헤드를 확대 적용한 장치로 수행됩니다.

모든 층 증착과 결합 완료 후 여분 모래를 털어내면 프린트된 모래 몰드가 나타납니다. 코어도 같은 방식으로 제작합니다.

사출 주조에 3D 프린팅 적용의 이점

3D 프린팅을 쓰는 주된 이유는 패턴과 코어 박스 제작 및 검증에 소요되는 리드타임을 없애기 위함입니다. 주문부터 초도품 납품까지 시간을 대폭 단축해 파일럿 생산량에 이상적입니다.

주조 부품이 복잡할수록 모래 몰드 프린팅으로 인한 시간 절감 효과가 큽니다. 다만 수량이 늘면 경제성이 역전되어, 패턴과 코어 박스를 쓰는 기존 몰드 제작이 더 비용 효율적이 됩니다.

Impro의 사출 주조용 3D 프린팅

Impro는 최대 78" x 39" x 39"(2m x 1m x 1m) 크기의 모래 몰드 프린팅이 가능합니다. 엔진 블록, 실린더 헤드, 하우징, 대형 브래킷 등 복잡한 대형 부품에 적합합니다. 설계에 지정된 금속으로 사출 주조하면서 리드타임을 최소화하고 싶다면, 3D 프린팅 적용 가능 여부를 문의해 주십시오.