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파트 1. 인베스트먼트 캐스팅이란?

"주조" 는 액체 재료(예: 용융 금속)를 일반적으로 원하는 형상의 속이 빈 공동(예:  工 형상)을 포함하는 금형에 부어 굳히는 제조 공정입니다. 굳어진 부품(금속  工 )은 제조업체가 원하는 최종 제품으로 배출됩니다.

"인베스트먼트"는 "투자하다"의 명사형으로, 사전에서 9가지 이상의 의미를 갖습니다. 가장 일반적인 의미는 경제적 행위로 돈을 쓰는 것이지만(예: 주식시장에 투자하여 이익을 얻음), 주조 제조 맥락에서는 무언가를 덮거나 감싸거나 둘러싼다는 의미로 사용됩니다.

인베스트먼트 캐스팅 공정은 아이템의 왁스 패턴(예: 왁스 반지)을 만드는 것부터 시작합니다. 왁스 반지들을 볼트에 조립하여(그래서 왁스 트리처럼 보임) 왁스 트리를 내화재로 코팅하거나 "인베스트"하여 용융 금이 부어질 밀폐된 껍질을 만듭니다(금 반지). 이 인베스트먼트 재료는 일반적으로 액체 석고입니다. 석고 플라스터의 높은 융점과 열충격 저항성 같은 특성은 인베스트먼트 캐스팅 공정에 이상적입니다.

▲3D 프린팅된 왁스 반지 ((왼쪽) & 왁스 트리 제작 (오른쪽))

▲왁스 트리를 용기에 넣고 액체 석고 플라스터로 인베스트

석고 플라스터 껍질이 고온에서 굳으면, 껍질을 뒤집고 왁스 반지를 녹여 배출하여 석고 금형만 남깁니다. 이후 용융 금을 이 석고 금형에 부어 최종 금 반지를 만듭니다. 그래서 인베스트먼트 캐스팅이 로스트 왁스 캐스팅이라고도 불리는 이유를 알 수 있습니다.

인베스트먼트 캐스팅 산업은 항공우주(터빈 블레이드, 엔진 부품), 의료 분야(고관절/무릎 임플란트), 산업 기계(복잡한 기어와 레버), 보석 및 예술 산업(반지, 팔찌) 등 금속 부품 제조에 중요한 역할을 합니다. 인베스트먼트 캐스팅과 3D 프린팅은 어떻게 연관되어 있을까요?

파트 2. 인베스트먼트 캐스팅이 3D 프린팅 기술로부터 어떻게 혜택을 받을 수 있을까?

인베스트먼트 캐스팅은 왁스 패턴 제작 준비 단계에서 3D 프린팅 기술의 혜택을 받습니다. 3D 프린팅 기술은 왁스 패턴을 빠르게 생산하는 데 기여합니다.

왁스 재료를 공급하여, 왁스 3D 프린터가 왁스 반지들을 직접 출력합니다. 과정은 다음과 같습니다:

① 컴퓨터에서 왁스 3D 모델을 디지털 설계 ---> ② 3D 프린팅 ---> ③ 동시에 많은 왁스 반지 완성

반면, 전통적인 왁스 패턴 제작 방식은 훨씬 복잡합니다. 과정은 다음과 같습니다:

① 장인이 금속 반지 샘플을 수작업으로 제작 ---> ② 코팅 및 실리콘 금형 제작 ---> ③ 실리콘 금형에 액체 왁스 주입하여 왁스 반지 제작 ---> ④ 두 번째 왁스 반지 제작 반복 ---> ⑤ 더 많은 왁스 반지 제작 계속...

전통 공정에서는 왁스 반지 패턴을 만들기 위한 첫 단계가 제품 샘플로서 실제 금속 반지 패턴을 사람이 수작업으로 만드는 것입니다. 이 단계는 특히 복잡한 디자인일 경우 매우 시간과 노력이 많이 듭니다. 금속 반지 샘플이 준비된 후에도 왁스 트리에 사용할 왁스 반지 다수를 얻기까지 여러 단계가 필요합니다.

인베스트먼트 캐스팅과 3D 프린팅을 비교하면, 3D 프린팅 왁스 패턴 제작은 컴퓨터 소프트웨어에서 샘플 모델을 조각하여 비용과 수작업을 줄이고 작업 결과를 디지털 방식으로 저장합니다. 다음 왁스 패턴 제작 시 처음부터 시작할 필요가 없습니다! 또한 3D 프린팅 기술을 사용할 때 왁스 패턴은 하나씩 출력되는 것이 아니라 한 판에 동시에 여러 개가 출력됩니다!

▲3D 프린팅된 왁스 반지

파트 3. 인베스트먼트 캐스팅을 위한 3D 프린팅 산업 사용자 사례

이제 인베스트먼트 캐스팅이 3D 프린팅 기술로부터 어떻게 혜택을 받는지 알았으니, 중국의 한 인베스트먼트 캐스팅 주조소가 Flashforge 왁스젯 3D 프린터를 사용해 3D 프린트로부터 금속 주조를 빠르게 실현한 실제 사례를 살펴보겠습니다.

Jiangyin Eibar Precision Casting Co., Ltd.는 20년 이상 인베스트먼트 캐스팅에 종사해온 중-스페인 합작 회사입니다. 다양한 분야 고객에게 정밀 주조 서비스를 제공하며 설립 이래 전 세계 파트너들로부터 좋은 평가와 추천을 받고 있습니다.

Eibar의 정밀 인베스트먼트 캐스팅 도전 과제

2023년 초, Eibar는 식품 기계 고객으로부터 2주 내에 스테인리스 스틸 부품 40개를 완성해 달라는 주문을 받았습니다. 전통적인 금형 방식을 사용했다면 왁스 부품 패턴 제작에만 약 2주가 걸렸을 것입니다. 석고 껍질 제작과 금속 주조 시간을 더하면 예상 납기일을 훨씬 초과했을 것입니다. 주문 요구를 2주 내에 맞추기 위해 Eibar는 Flashforge 3D 프린팅 서비스 센터에 연락했습니다.

Eibar 정밀 주조를 위한 신속 3D 프린팅 솔루션

Eibar의 왁스 부품 출력 요청을 받은 Flashforge는 WaxJet 400 왁스 3D 프린터 2대를 배정해 출력 작업을 시작했습니다. Flashforge 왁스 3D 프린터의 장시간 연속 3D 프린팅 성능 덕분에 40개의 왁스 부품이 18시간 만에 완성되었습니다(당일 오후 5시부터 다음 날 오전 11시까지). 일련의 신속한 후처리 작업 후, 40개의 완성된 왁스 부품 패턴은 다음 날 정오에 성공적으로 출하되었습니다. 요약하면, Flashforge는 24시간 이내에 3D 프린팅을 완료하고 왁스 부품 패턴을 Eibar에 전달했습니다. Flashforge는 상세한 3D 프린팅 인베스트먼트 캐스팅 솔루션을 제공하고 주조용 3D 프린팅 모델을 지원했습니다.

Eibar는 왁스 부품 패턴으로 인베스트먼트 캐스팅 시작

왁스 부품 패턴을 받은 후, Eibar 작업장 직원들은 석고 플라스터 껍질 코팅 작업을 시작했습니다. 이후 주조 작업은 전체 기간 중 작은 부분만 차지했습니다. 2일 반 만에 Eibar는 주조를 완료하고 스테인리스 스틸 부품을 고객에게 납품하여 예상 기간을 일주일이나 단축했습니다.

① 석고 코팅을 위한 왁스 트리 조립

② 석고 플라스터 껍질에 액체 금속 주조

③ 완성된 식품 기계용 금속 부품

Eibar 회사가 3D 프린팅 기술로부터 얻은 혜택

Flashforge는 주문 접수부터 완성된 주조용 왁스 패턴 출하까지 하루도 채 걸리지 않았습니다. 전통적인 주조 방식과 비교할 때, 인베스트먼트 캐스팅용 3D 프린팅 왁스 패턴은 수많은 장점을 제공합니다. 모델링 소프트웨어에서 기계 부품을 실시간으로 다듬고 조정할 수 있어 엔지니어가 부품 모델을 빠르게 검증할 수 있습니다. 몇 시간 내에 완전히 새로운 물리적 부품 모델을 수정하고 3D 프린팅할 수 있지만, 전통 공정에서는 기계 부품 샘플용 금형을 재조정하고 재제작하는 데 며칠이 걸립니다. 이는 시간과 비용을 줄일 뿐 아니라, 기업이 즉각적으로 반복하고 변경할 수 있게 하여 결함 허용도를 크게 향상시킵니다.

인베스트먼트 캐스팅과 3D 프린팅 비교에서, 3D 프린팅의 속도는 인베스트먼트 캐스팅 회사가 더 짧은 시간 내에 주문을 완료할 수 있게 하여 생산 요구를 더 효율적으로 충족시킵니다. 이는 Eibar가 직접 경험한 바이며, 완성된 주조 제품을 2일 반 만에 고객에게 납품하여 시간을 일주일이나 단축했습니다.

물론, Flashforge는 Eibar 회사로부터 긍정적인 피드백을 받았습니다. "배송을 받았을 때 너무 빨라서 왁스 패턴인 줄도 몰랐습니다."라고 Eibar 담당자는 말했습니다. "오래전부터 인베스트먼트 캐스팅용 3D 프린팅에 대해 들어왔지만, 직접 접할 기회는 없었습니다. 이번에 Flashforge 3D 프린팅 서비스를 이용해 경험해 보니 편리하고 빠르며 기대 이상이었습니다."

파트 4. 인베스트먼트 캐스팅에 적합한 왁스 3D 프린터 소개

Flashforge WaxJet 400 3D 프린터 는 인베스트먼트 캐스팅 산업을 위해 탄생했습니다. 다음과 같은 특징으로 3D 프린팅이 인베스트먼트 캐스팅에 어떻게 혜택을 주는지 증명합니다:

1. 왁스 패턴의 신속하고 효율적인 생산 실현.
2. 인베스트먼트 캐스팅 회사가 더 짧은 시간 내에 주문 완료 가능.
3. 비용 및 인력 절감.
4. 복잡하고 정교한 왁스 패턴 디자인 제작 가능.
5. 디지털 설계 및 저장으로 디자인 수정 및 재사용 용이.
6. 여러 패턴의 동시 출력.
7. 디자인 수정에 대한 결함 허용도 향상.

▲Flashforge Waxjet 400

Flashforge 왁스 3D 프린터가 중국 남부 인베스트먼트 캐스팅 주조소 생산 라인에 도입된 것은 산업에서 중요한 진전입니다. 인베스트먼트 캐스팅과 3D 프린팅. 왁스 3D 프린팅 기술로 Flashforge는 WaxJet 시리즈로 확실히 도약했습니다. 특히 WaxJet 400은 인상적인 트리플 프린트헤드 기능으로 출력량을 세 배로 늘려 성능과 효율성에서 차별화됩니다. 이는 인베스트먼트 캐스팅 산업 종사자들에게 매우 가치 있는 자산입니다.

이 혁신적인 3D 프린팅 기술을 활용하려는 인베스트먼트 캐스팅 주조소는 주저하지 말고 연락해 3D 프린팅 솔루션에 대해 더 문의해 주시기 바랍니다. 우리는 3D 프린팅이 단순히 좋은 선택이 아니라 인베스트먼트 캐스팅 산업에 있어 게임 체인저가 될 투자라고 확신합니다.