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Topic32 형상 적응형 냉각 채널을 도입한 플라스틱 사출 금형 이미지 제공_인스텍(Insstek) 채널을 적용한 사출 금형 가공 시간을 테스 트한 결과, 사이클 타임이 109초에서 60초로 줄어 45% 생산성이 향상됐다. 핫스탬핑 냉각 채널에도 적용 가능 최근 한국생산기술연구원은 ‘적층가공을 이 용한 열간성형용 금형제작 기술’ 연구를 진행 했다. 연구 보고서에 따르면 핫스탬핑 공정에 도 형상 적응형 냉각 채널을 적용해 생산성 향상 효과를 볼 수 있다. 핫스탬핑은 900~1,000℃로 가열된 보론 강 판을 금형에 넣고 성형하는 과정에 급냉을 통 해 1.4GPa급의 고강도 강판을 만드는 기술이 다. 임계냉각속도 확보를 위한 금형 내 냉각 채널 설계가 필수적이다. 복잡한 금형의 냉각 채널을 건드릴로 가공하기 위해 금형을 상하 로 나눠 가공 후 확산 접합을 하여 제작하거 나, 곡면의 형상에 따라 영역을 나누고 블록 화하여 건드릴 가공 후 끼워 붙이는 방식을 사용했다. 그러나 이 방법은 금형과 냉각 채널의 설계가 복잡해지고 가공과 조립에 많은 시간과 비용 이 소요됐다. 금형 면과 냉각 채널과의 거리 가 일정하지 않아 냉각 성능의 저하, 블록 경 계면의 강도 저하, 맞춤 상태 불량으로 인한 누수 등 다양한 문제가 발생했다. 연구팀은 금속 3D 프린터를 응용한 금형 제 작을 통하여 제작시간 단축, 냉각 채널 형상 자유도 부여, 냉각 성능 향상을 통한 생산성 향상을 기대할 수 있었다. 또한, 다양한 가공 을 거처 제작했던 공정 단계를 한 번으로 줄 여 에너지 절감효과도 얻었다. 소프트웨어부터 장비와 소재까지 형상 적응형 냉각 채널에 대응하는 업계의 움 직임도 눈에 띈다. 3D시스템즈는 형상 적응 형 냉각 채널에 관한 종합적인 솔루션인 3DXpert를 제공하고 있다. 3D시스템즈는 2014년 Cimatron을 인수 합 병하고 2017년에 금속 3D 프린팅 소프트웨 어인 3DXpert를 출시했다. 3DXpert는 형상 적응형 냉각 채널 기능은 물론, 제품 스케치 단계부터 포스트 프로세싱의 CAM 기능까지 지원하는 통합 적층 제조 소프트웨어다. 3DXpert는 최적화된 형상 적응형 냉각 채널 을 구현할 수 있도록 형상 적응형 오프셋 기 능과 강력한 다이렉트 모델링 툴을 제공한다. 또한, 3D 시스템즈는 자사의 금속 3D 프린터 제품군인 DMP 시리즈와 직접 개발하고 인 증한 금속 재료 Laserform™소재도 보유하 고 있어 3DXpert와 연계를 통해 하드웨어와 시너지 효과를 극대화했다. 실제로 미국의 공구 제조 업체 B&J S p e c i a l t y 은 3D 시스템즈 의 3DX p e r t 와 ProX DMP 300 금속 3D 프린터로 형상 적 응형 냉각 채널을 구현했다. 이를 통해 사이 클 시간이 40% 단축되고 생산성이 30% 향 상되었으며, 기존 제조 방식에서 발생했던 132℃ 이상의 온도 편차가 18℃로 감소하여 냉각 효율이 86% 이상 향상되었다. 그 결과 제품 품질과 금형 자체의 성능이 향상되는 효과를 얻을 수 있었다. 3D 시스템즈 코리아 소프트웨어사업부 강수 명 대리는 “3D 프린터를 활용한 형상 적응형 냉각 채널의 도입은 현재 3D 프린팅 시장 상 황과 비슷하다. 도입을 어느 시점에 해야 할 지 고민하는 단계, 좀 더 대중화를 기다리고 있는 단계라고 할 수 있다. 하지만 균일한 냉 각을 제공하는 형상 적응형 냉각 채널이 가 금형_냉각 시간