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August 2017 51 하나의 금형으로 더 많은 실린더 헤드를 생산하는 방법 실린더 블록과 실린더 헤드는 자동차 엔진의 핵심 부품이다. 두 부품 다 연료 연소 시의 폭발 압력과 온도를 견뎌야 하기 때문에 높은 강도가 요구된다. 주조 방식으로 제작되는 실린더 블록과 실린더 헤 드는 주철로 만들어지는 것이 보통이지만, 경량화 및 고성능화의 요구에 따라 알루미늄 합금도 많이 사용된다. A업체도 알루미늄 다이캐스팅으로 실린더 헤드를 생산하고 있는데, 캐스팅 시에 부식성 가스가 발생 하여 금형 표면에 부식이 일어나는 것이 문제였다. 금형의 내부식성을 향상시켜 금형의 수명을 늘리 고 싶었던 이 업체가 선택한 솔루션은 3D 프린터를 활용한 이종합금이다. 인스텍이 채택하고 있는 DED(Directed Energy Diposition) 방식 기반의 DMT Ⓡ 3D 프린팅 기술은 금속 표면에 레이저를 조 사하여 용융 풀을 만들고, 만들어진 용융 풀에 공 급된 금속 분말까지 완전히 용융한 다음 급속으로 응고시키는 방식이다. 레이어 간 완벽한 결합이 이 루어지기 때 문에 기계적 물성의 경우에 도 단조재와 유사 하거나 더 우수한 수준을 달성할 수 있으 며, 이에 따라 서로 다른 금속 간 안정적인 이종합금 역시 가능하다. A업체는 인스텍의 3D 프린팅 기술 을 활용하 여 H13(SKD61)종 소재를 기계 가공한 후에 부식이 발 생하는 표면 부분에만 내부식성이 뛰어난 니켈 합 금 소재인 Hastelloy를 프린팅했다. 고가의 소재를 필요한 부분에만 프린팅 했기 때문에 최소한의 비 용만 들이고서도 큰 효과를 볼 수 있었는데, 금형 수명이 기존에 비해 2배 가까이 증가한 것이 가장 큰 성과다. 내부식성이 향상되어 1년 정도였던 금형 수명을 2년까지 연장시켰다. 실제로 해당 업체는 2015년에 제작한 4개의 금형 세트를 현재까지 잘 사용하고 있다고. 또한 알루미늄 소착이 완화되고 열 피로에 의한 결함 발생이 줄어 생산성은 물론 품 질까지 향상되었다. 3D 프린팅으로 제작한 실린더헤드 금형