한 자전거 제조업체가 티타늄 자전거 부품 생산 방식을 독일 3D 프린팅 전문 업체인 Materials의 냉간 금속 융합(CMF) 기술로 전환했습니다.
두 회사는 CMF를 사용하여 크랭크 암, 프레임셋 커넥터 및 체인스테이 부품과 같은 티타늄 로드 자전거용 티타늄 부품을 3D 프린팅하기 위해 협력할 것이며, 소유자이자 프레임 제작자는 이 기술을 더욱 좋아하게 되었습니다.
"부품 개발과 매우 밀접한 관련이 있기 때문에, 대화 중에 우리 기술의 장점을 강조해 주셨습니다."라고 의 애플리케이션 엔지니어가 말했습니다.
이 회사는 2019년 독일의 고분자 연구소에서 분사했습니다. 회사 설립자들은 3D 프린팅을 더욱 저렴하고 쉽게 접근할 수 있도록 하는 공정을 설계하여 CMF(화학 물질 섬유) 개발을 촉진하는 것을 목표로 삼았습니다.
CMF는 금속 소결과 SLS를 광범위하게 결합한 혁신적인 제조 기술을 보유하고 있으며, 독자적인 3D 프린팅 소재를 사용하여 기존 SLS 공정과 차별화됩니다. 이 회사의 금속 분말 원료는 플라스틱 바인더 매트릭스와 결합되어 유동성이 향상되고 다양한 장비와의 호환성이 높아집니다.
4단계로 구성된 CMF 공정은 먼저 대상 객체의 CAD 파일을 업그레이드한 다음, SLS 3D 프린팅과 유사한 방식으로 80°C 미만의 온도에서 층별로 객체를 생성합니다. 낮은 온도에서 작동함으로써 가열 및 냉각 시간이 크게 단축되어 외부 냉각 장비가 필요 없어지며, 에너지와 시간도 절약할 수 있습니다.
인쇄 단계 후, 부품은 블록 제거, 후처리, 탈지 및 소결 과정을 거칩니다. 인쇄 과정에서 헤드메이드의 독자적인 분말 수지에 포함된 플라스틱 바인더는 녹아 없어지고 지지 구조로만 사용되어 사출 성형으로 생산된 부품과 유사한 품질을 제공한다고 회사 측은 주장합니다.
이번 파트너십은 회사가 자전거 부품 생산에 CMF 기술을 활용한 첫 번째 사례는 아닙니다. 작년에는 3D 프린팅 서비스 업체와 협력하여 새로운 3D 프린팅 자전거 페달 디자인을 개발했습니다. 원래 킥스타터 펀딩 참여자를 대상으로 출시되었던 이 클립리스 티타늄 페달은 그해 말 공동 브랜드로 정식 출시되었습니다.
헤드메이드는 최신 자전거 관련 프로젝트에서 엘레멘트22와 다시 한번 협력하여 티타늄 로드바이크용 티타늄 부품을 3D 프린팅했습니다. 스포티한 로드바이크로 설계된 만큼 내구성이 뛰어나면서도 무게가 최적화된 부품이 필요했습니다.
자전거 프레임 제작자인 스터디는 3D 프린팅에 대해 이미 잘 알고 있습니다. 그는 이전에 금속 3D 프린팅 서비스 제공업체인 3D와 협력하여 다른 로드바이크 모델에 사용할 티타늄 부품을 제작한 경험이 있습니다. 스터디는 전통적인 제조 방식으로는 불가능했던 복잡한 형상의 부품을 생산할 수 있다는 점 때문에 3D 프린팅을 맞춤형 자전거 프레임 사업의 핵심 요소로 선택했습니다.
CMF의 추가적인 이점을 인식한 Sturdy는 이제 여러 티타늄 자전거 부품 생산에 이 기술을 적용하고 있습니다. 이 기술은 프레임셋의 광택 처리된 튜브에 용접되는 3D 프린팅 커넥터를 생산하는 데 사용되며, 핸들바, 안장, 바텀 브래킷과 같은 주요 자전거 부품을 수용할 수 있습니다.
이 자전거의 체인스테이는 CMF를 사용하여 3D 프린팅된 부품으로만 제작되었으며, 크랭크 암 또한 마찬가지입니다. Sturdy는 현재 이 크랭크 암을 독립형 크랭크 세트의 일부로 판매하고 있습니다.
맞춤 제작 사업의 특성상 모든 자전거 부품의 구조적 디자인은 유사하지만, 똑같은 자전거는 두 대가 없습니다. 각 라이더에게 맞춰 제작된 부품들은 크기가 모두 다르며, CMF 기술 덕분에 이제 대량 생산이 경제적으로 가능해졌습니다. 실제로 Sturdy는 연간 세 자릿수 생산량을 목표로 하고 있습니다.
그에 따르면, 이는 CMF의 탁월한 공정 안정성과 그로 인한 부품의 반복성 덕분에 프레임 및 부품 생산이 더욱 쉽고 효율적이기 때문입니다. 또한 이 기술은 기존 방식을 사용하여 생산된 제품에 비해 금속 부품에 가해지는 스트레스를 줄여주며, 개선된 부품 표면은 부품의 표면 마감 공정을 간소화합니다.
스터디는 또한 CMF 프린팅 부품을 자전거 제조 공정에 통합하는 데 필요한 준비 작업이 기존 부품에 비해 훨씬 적기 때문에 효율성이 향상되었다고 설명합니다. CMF가 제공하는 높은 부품 품질 덕분에 대부분의 작업을 생산 시설에서 직접 수행할 수 있어 비용을 절감하고 다양한 서비스 제공업체와의 협업을 줄일 수 있습니다.
"이 부품들의 생산은 이제 티타늄 전문업체들이 전적으로 담당하고 있으며, 저희 기술을 통해 이러한 훌륭한 로드바이크들이 많은 고객들에게 만족을 드릴 수 있도록 기여하게 되어 기쁩니다."
2022년 3D 프린팅 트렌드 전망을 공유해준 40명 이상의 CEO, 리더 및 전문가들에 따르면, 소재 인증의 발전과 고성능 소재에 대한 수요 증가는 제조업체들이 적층 제조 기술에 대해 확신을 갖고 있음을 보여줍니다. 또한, 대량 맞춤 생산을 가능하게 하는 이 기술의 능력은 다양한 분야에 "엄청난 가치"를 가져다주어 산업과 사람들에게 이익을 가져다줄 것으로 예상됩니다.
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3D 분야의 기술 전문 기자로, 제조, 공구 및 자전거 관련 B2B 출판 분야에서 경력을 쌓았습니다. 뉴스 및 특집 기사를 작성하며, 우리 삶에 영향을 미치는 신기술에 깊은 관심을 가지고 있습니다.