Ferrita Sweden AB는 소음 저감, 진동 제어, 단열 및 배기가스 후처리(촉매 및 DPF 시스템) 분야의 기술을 개발·제조하는 스웨덴 기업입니다.
CEO Micael이 이끄는 Ferrita는 개성 있는 프로젝트카(Project Car) 문화가 발달한 스웨덴 자동차 시장에서 활동하며, 독창적인 배기 시스템 설계 기술로 높은 경쟁력을 갖추고 있습니다.
이번 프로젝트는 2003 Mercedes-Benz SLR McLaren의 배기 시스템을 완전히 새롭게 제작하는 작업이었습니다.
고객은 수작업으로 제작된 슈퍼차저 V8 슈퍼카를 더욱 특별한 차량으로 만들기를 원했고, Ferrita는 Meltio의 적층제조 기술을 활용하여 이를 실현했습니다.
“스웨덴에는 자신만의 프로젝트카를 특별하게 꾸미는 자동차 문화가 있습니다. 이러한 환경 덕분에 우리는 배기 시스템 설계에서도 매우 창의적인 접근이 가능합니다.”
1. 애프터마켓 제작에서 가장 큰 과제, 시간
맞춤형 자동차 부품을 기존 절삭가공이나 판금 성형으로 제작하는 경우, 많은 비용과 긴 제작 시간이 필요합니다. 이번 프로젝트에서는 완벽한 좌우 대칭을 갖는 4개의 테일파이프(Tailpipe) 를 제작해야 했습니다.
기존 방식이라면 이러한 형상을 구현하기 위해 전용 금형과 지그를 새롭게 제작해야 합니다. 하지만 Ferrita는 일반적으로 고객 차량을 약 1주일 정도만 보유하고 작업을 진행합니다.
즉, 설계부터 제작, 장착까지 모든 공정을 짧은 기간 안에 완료해야 합니다. 수주 단위의 금형 제작은 이러한 맞춤형 제작 방식과는 맞지 않는 선택이었습니다.
2. 복잡한 형상과 짧은 납기를 동시에 만족해야 하는 과제
Mercedes-Benz SLR McLaren 프로젝트에서는 여러 가지 기술적 난제가 존재했습니다.
가장 중요한 것은 새로운 배기 시스템이 차량의 기존 디자인과 완벽하게 조화를 이루도록 설계하는 것이었습니다.
또한 SLR McLaren은 순정 배기 시스템 전체가 프런트 펜더 내부에 배치될 정도로 공간이 매우 제한적입니다.
Ferrita는 약 20kg에 달하는 순정 머플러를 제거하고, 보다 가볍고 효율적인 배기 시스템을 설계해야 했습니다.
성능까지 고려한 설계
배기 시스템은 단순히 형상만 맞으면 되는 부품이 아닙니다.
최적의 배기음을 구현하기 위해서는
- 파이프 직경
- 내부 체적
- 배기 속도
- 공명 특성
등을 모두 고려해야 합니다.
특히 여러 개의 배기관을 하나로 합치는 Merge Collector는 내부 형상이 매우 중요합니다.
기존 제작 방식으로는 내부 유동을 최적화한 형상을 구현하기가 매우 어렵습니다.
Ferrita는 배압(Back Pressure)을 최소화하면서도 단 1주일 이내에 제작 가능한 새로운 제조 방식이 필요했습니다.
3. 스캐닝부터 CAD, 적층제조까지 이어지는 디지털 제조 프로세스
Ferrita는 디지털 설계와 적층제조를 결합한 End-to-End 생산 프로세스를 구축했습니다.
먼저 차량 하부를 3D 스캐닝하여 배기 시스템을 배치할 수 있는 공간을 정확하게 디지털화했습니다.
이후 CAD를 이용하여 밸브와 배기관이 차량 내부에 정확하게 장착되는지 검토했습니다.
금속을 출력하기 전에 수 시간 만에 플라스틱 시제품을 제작하여 차량 디자인과의 적합성을 먼저 확인했습니다.
Meltio Robot Cell을 활용한 제작
최종 부품은 Meltio Robot Cell에서 제작되었습니다.
ABB 산업용 로봇과 9개의 블루 레이저를 사용하는 Meltio 적층 헤드를 이용하여 316 스테인리스강 와이어를 적층했습니다.
세밀한 형상을 구현하기 위해
- 적층 속도 : 10mm/s
- 보호가스 : 15L/min
- 레이저 출력 : 1000W
조건으로 제작을 진행했습니다.
4. 적층제조가 가져온 변화
Wire-Laser Metal Deposition을 적용하면서 생산성과 성능 모두에서 큰 개선 효과를 얻었습니다.
5. 자동차 맞춤 제작의 새로운 패러다임
Ferrita는 창의적인 설계와 적층제조를 결합하여 기존보다 훨씬 빠르게 맞춤형 자동차 프로젝트를 완성할 수 있게 되었습니다.
아이디어 단계에서 실제 차량에 장착되는 완성품까지의 과정이 하나의 디지털 제조 프로세스로 자연스럽게 연결됩니다.
또한 Wire-Laser Metal Deposition(LMD) 은 기존 제조 방식의 여러 한계를 극복하여
맞춤형 부품에서도 양산 수준의 품질과 높은 반복 정밀도를 구현할 수 있도록 지원합니다.
특히 자동차 튜닝, 모터스포츠, 고성능 차량 개발 분야에서는 복잡한 형상과 짧은 개발 기간을 동시에 만족시키는 차세대 제조 기술로 활용되고 있습니다.
“이제는 부품 제작이 매우 간단해졌습니다. 예를 들어 4-into-1 컬렉터도 하룻밤이면 완성할 수 있습니다.”
