[Meltio] 연강(Mild Steel)을 활용한 이종 소재 적층제조 전략
Meltio

안녕하세요, HDC입니다.

저희 HDC는 글로벌 파트너들과 함께 국내 제조 현장에 최적화된 금속 적층제조 솔루션을 제공하고 있습니다.

이번에 소개할 내용은 멜티오(Meltio)의 연강(ER70S-6) 기반 이종소재 전략입니다.

연강은 단독으로도 많이 활용되지만, 공구강 등과 결합해 사용할 경우 74%의 공구강 절감, 36%의 비용 절감, 23%의 출력 시간 단축을 이끌어내며, 성능과 효율성을 동시에 확보할 수 있는 핵심 소재입니다.

금속 적층제조를 처음 도입하려는 기업은 물론, 고성능 부품 제작이 필요한 산업 현장까지 모두에게 실질적인 대안이 될 수 있는 전략이니 끝까지 참고해 보시길 바랍니다.

 


 

연강(Mild Steel, 저탄소강)은 가격 경쟁력, 가공성, 그리고 다양한 활용성 덕분에 전 세계에서 가장 널리 사용되는 금속 중 하나입니다.

멜티오(Meltio)는 ER70S-6과 같은 연강을 적극적으로 활용하고 있으며, 이 소재는 우수한 용접성과 연성을 제공할 뿐 아니라

금속 적층제조를 처음 시작하는 기업들에게도 이상적인 진입점이 됩니다.

연강은 단독으로만 사용해도 충분히 가치가 있지만, 실제로는 하이브리드와 이종소재 적용에서 더 큰 역할을 합니다.

성능은 그대로 유지하면서도 비용과 시간을 줄일 수 있기 때문입니다.

 

| 소재개요

연강은 저탄소강에 속하며, 전 세계적으로 가장 널리 쓰이는 강종 중 하나입니다.

탄소 함량이 낮아 고탄소강보다 연성이 뛰어나고, 가공 및 용접이 훨씬 용이하지만 그만큼

열처리를 통한 경화나 강화는 거의 불가능하다는 특징도 있습니다.

또한 연강은 주로 페라이트 미세조직을 가지고 있어 자기적 특성이 강하다는점이 흥미로운데요,

실제로 멜티오 응용 부서에서는 어떤 강종인지 확실하지 않을 때 자석을 이용해 확인하기도 합니다.

이는 외관상 출력된 파트들이 서로 비슷하게 보이는 경우가 많기 때문입니다.

연강은 ER 계열 용접 와이어로 널리 활용되며, 다른 구조용 강재와도 유사한 성질을 보입니다.

특히 비용 효율성과 소재 호환성 측면에서 적층제조에 매우 매력적이죠.

멜티오는 ER80, ER100, ER110 등 다른 강종도 테스트했으며 만족스러운 결과를 얻었습니다.

 

| ER70S-6

멜티오에서 기본적으로 사용하는 연강 등급은 ER70S-6입니다.

이 소재는 안정적인 출력 품질을 보여주고 시장에서도 쉽게 구할 수 있지만

스테인리스강(316L)에 비해 적층 속도가 낮아 대형 부품을 제작할 경우 출력 시간이 길어질 수 있습니다.

그렇다고 해도 소재 비용을 낮게 유지할 수 있다는 점에서 충분한 장점이 있습니다.

ER70S-6는 건설, 자동차, 일반 제조업 등 다양한 산업에서 활용되고 있는데요,

특히 시장에서 자주 요구되는 부분은 비용 효율성을 고려한 이종소재 설계입니다.

연강은 빌드 플레이트와 쉽게 분리되기 때문에 라프트(raft) 용도로도 자주 쓰입니다.

아래 그림은 프레스 브레이크 툴 사례입니다.

이 툴은 판재 성형 공정에서 널리 사용되며, 여러 산업 분야에 적용되는데

이 경우 내부 코어는 ER70S-6로, 외부는 3mm 두께의 H11 공구강으로 제작했습니다.

이렇게 구성하는 이유는 명확합니다.

프레스 브레이크 툴의 외부는 높은 마모, 압력, 그리고 열 사이클에 지속적으로 노출되기 때문에 H11 같은 공구강이 필요합니다.

반면 내부 코어는 동일한 수준의 응력을 받지 않기 때문에 연강을 사용해도 충분합니다.

따라서 성능은 유지하면서도 비용과 출력 시간을 크게 줄일 수 있습니다.

H11 전체로 출력했을 때와, ER70S-6와 H11을 결합한 이종소재 방식으로 출력했을 때의 비용 차이를 아래 표에서 확인해보세요.

이 이종소재 접근 방식을 적용하면 공구강 사용량이 약 74% 줄어들고, 파트당 총 출력 비용은 36% 이상 절감됩니다.

출력 시간도 약 23% 단축되는데요, 이는 H11의 적층 속도가 연강보다 현저히 낮기 때문입니다.

즉, 단순히 고가 합금 사용을 줄이는 데서 끝나는 것이 아니라,

전체 공정의 비용 효율성과 시간 효율성을 동시에 끌어올릴 수 있다는 뜻입니다.

실제 생산 현장에서 이 정도 규모의 절감 효과를 달성한다면, 적층제조 활용의 전환점이 될 수 있습니다.

생산성 측면에서 ER70S-6의 적층 속도는 1.4kW 블루 레이저를 사용할 경우 최대 423 g/h까지 도달할 수 있습니다.

그래서 대형 부품 제작, 빠른 시제품 제작, 경제적인 보수 작업 등에 특히 매력적인 소재로 평가됩니다.

미세조직 분석은 외부 전문 연구소에서 수행했으며, 10×10×60mm 시편을 출력 블록에서 채취해

ASTM 기준에 따라 준비 및 분석을 진행했습니다. 아래 사진은 그 결과를 보여줍니다.

    • IR 레이저 (적외선 레이저) : 출력 직후 XY 방향, 열처리 후 XY 방향

    • Blue 레이저 (청색 레이저) : 출력 직후 XY 방향

연강은 단독으로만 사용되는 것에 그치지 않고, 하이브리드 제조 전략에서도 핵심 역할을 합니다.

구조적 베이스로 활용해 필요한 특정 부위에는 더 고성능 합금을 추가할 수 있기 때문입니다.

이런 높은 활용성 덕분에 연강은 멜티오의 금속 3D 프린팅 포트폴리오에서 매우 인기 있는 소재로 자리 잡았습니다.

특히 금속 적층제조를 새롭게 도입하려는 기업들에게는 실질적이고 현실적인 출발점이 되어주고 있습니다.

|멜티오 연강을 선택해야 하는 이유

멜티오의 ER70S-6 연강은 합리적인 비용과 성능의 균형을 제공하며, 적층제조와 하이브리드 응용에 최적의 선택지로 자리 잡고 있습니다.

현재 냉각 채널이 포함된 금형(conformal cooling channels) 개발에도 기술을 적용하고 있는데요, W-LMD 기술은 탁월한 미세조직과 99.998%의 밀도를 가진 파트를 제작할 수 있으며, 이는 주조품의 특성을 능가하고 단조 수준에 근접합니다.

 

| 비용 효율적인 고성능 솔루션

연강, 특히 ER70S-6는 올바른 적층제조 전략과 결합될 때,

비용 효율적인 소재도 충분히 고성능 결과를 낼 수 있다는 점을 보여줍니다.

비싼 공구강 사용을 줄이고 생산 사이클을 단축할 수 있기 때문에,

제조업체 입장에서는 효율성과 내구성 사이에서 균형을 찾을 수 있는 현실적인 대안이 됩니다.

결과적으로 연강은 멜티오 소재 포트폴리오의 중요한 축으로 자리 잡고 있으며,

산업 전반에서 3D 프린팅을 보다 자신감 있고 실용적으로 도입할 수 있도록 지원합니다.

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