티타늄 주조 vs. ColdMetalFusion
펌프 및 밸브에 가장 적합한 제조 공정은 무엇인가?
2026년 2월 10일 | 읽는 시간: 8분
티타늄은 펌프와 밸브에 탁월한 소재입니다: 내식성, 경량성, 생체 적합성을 갖추고 있으며 까다로운 화학, 위생 및 고압 환경에서도 극도로 내구성이 뛰어납니다. 그러나 티타늄 부품의 제조 방식을 선택하는 것은 소재 자체를 선택하는 것만큼 중요해졌습니다.
수십 년간 티타늄 주조 및 단조가 산업 생산을 주도해 왔습니다. 오늘날 FORMIGA P 110 CMF에서사용되는 소결 기반 금속 적층 제조 공정인 ColdMetalFusion CMF)이 강력하고 확장 가능한 티타늄 주조 대체 기술로 빠르게 부상하고 있습니다.
그렇다면 이 두 제조 방식은 어떻게 비교될까요?
어느 쪽이 더 나은 성능, 비용, 설계 자유도를 제공할까요?
그리고 엔지니어들은 언제 주조에서 CMF로 전환해야 할까요?
자세히 살펴보자.
티타늄 주조의 과제
티타늄 주조는 악명 높게 까다롭습니다. 티타늄은 고온에서 산소와 쉽게 반응하기 때문에 주조 공장은 특수 금형, 제어된 대기 환경, 그리고 첨단 용해 기술을 사용해야 합니다. 이는 상당한 비용을 추가하고 설계 자유도를 제한합니다.
티타늄 주조의 주요 한계점:
- 복잡한 형상은 얇은 벽, 급격한 반경 변화, 언더컷, 내부 유로, 급격한 형상 전환 등으로 인해 주조가 어렵거나 불가능합니다.
펌프에 흔히 사용되는 비틀린 임펠러 날개나 내부 디퓨저 같은 특징들은 종종 재설계나 다중 부품 조립이 필요합니다. - 공구 비용이 높고 유연성이 부족합니다.
모든 변형 또는 맞춤형 형상에는 새로운 공구가 필요합니다. 다양한 펌프 구성을 생산하는 OEM 업체에게는 이로 인해 비용과 리드타임 병목 현상이 빠르게 발생합니다. - 치수 변동은 흔히 발생합니다.
냉각 구역, 수축 및 금형 불일치로 인해 변동성이 발생합니다. 마감 및 가공 공정에서 이를 보정해야 하는 경우가 많습니다. - 리드 타임이 길다
패턴 제작, 금형 설치, 주조, HIP, 열처리, 가공 및 검사 주기는 수주 또는 수개월까지 연장될 수 있다.
주조는 단순 부품의 매우 대량 생산에는 여전히 유효하지만, 공학적으로 설계된 티타늄 부품에서는 그 한계가 빠르게 드러난다.
콜드 메탈 퓨전(CMF)이란 무엇인가?
콜드 메탈 퓨전(Cold Metal Fusion)은 폴리머 레이저 소결과 분말 야금 기술을 결합한 소결 기반 금속 적층 제조(AM) 공정입니다. 폴리머-금속 원료를 사용하는 FORMIGA P 110 CMF 장비는 저온(30~50°C)에서 티타늄 그린 파츠를 근순형(near-net-shape)으로 프린팅한 후, 탈바인더 및 소결 공정을 거쳐 근접 MIM Ti-6Al-4V 특성을 구현합니다.
엔지니어들이 CMF를 진정한 티타늄 주조 대체재로 여기는 이유:
- 레이저 분말 침적 융합과 비교할 수 있는 설계 자유도를 더 낮은 비용으로 구현
- 100% 원료 재사용 가능성
- 낮은 자본 지출, 폴리머 SLS 플랫폼 활용
- 지지대 없이 인쇄 가능, 임펠러 및 디퓨저에 이상적
- 까다로운 펌프 및 밸브 적용 분야에 적합한 재료 특성
- 저~중량 생산에 확장 가능
CMF는 경제성을 유지하면서도 기하학적 가능성을 획기적으로 확장합니다.
주조 vs. CMF: 병렬 비교
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카테고리
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티타늄 주조
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냉간 금속 융합 (CMF)
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자유로운 디자인
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제한적; 얇은 벽, 내부 구조물 및 복잡한 곡선은 어렵거나 불가능하다
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우수함; 내부 채널, 곡선형 블레이드, 디퓨저 및 복잡한 유동 형상
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리드 타임
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몇 주에서 몇 달
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며칠에서 몇 주까지
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필요한 공구
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그렇습니다; 비싸고 융통성이 없습니다
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없음
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기하학적 정확도
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중간; 금형 및 냉각에 의존함
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높음; 일관된 분말 기반 공정
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표면 마감
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양호하나 변동이 심함; 종종 가공이 필요함
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일관된; 주조와 유사한 마감 처리
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재료 특성
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견고하지만, 종종 HIP(고온압력처리) 및 기계 가공이 필요함
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소결 후 Near-MIM 티타늄 특성
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용량 적합성
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대량
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저~중간 수준의 생산량; 다양한 변형 모델 생산
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비용 효율성
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규모가 커야만 유리함; 공구 비용이 소량 생산 비용을 압도함
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금형 없이도 양산에 적합
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지속 가능성
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스크랩 및 게이트 손실
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100% 원료 재사용 가능성
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CMF가 티타늄 주조를 능가하는 분야
- 복합 펌프 임펠러
CMF는 임펠러를 평평하고 지지대 없이 프린팅할 수 있어 높은 처리량과 효율적인 제작이 가능합니다. 주조 방식은 분할된 금형 없이는 동일한 내부 곡률이나 얇은 블레이드 형상을 구현할 수 없습니다—아예 불가능할 수도 있습니다. - 확산기 및 유동 부품
내부 채널, 테이퍼형 입구 및 자유형 유동 설계는 주조로는 달성할 수 없는 효율성 향상을 가능케 합니다. - 다양한 제품 포트폴리오
펌프와 밸브는 수십에서 수백 가지의 구성으로 존재합니다. CMF는 금형 비용을 없애고 비용 효율적인 맞춤화를 가능하게 합니다. -
더 빠른 프로토타이핑 및 반복 작업
엔지니어들은 설계에서 소결 티타늄 부품 제작까지 **몇 일** 만에 완료할 수 있습니다. 이는 테스트 속도를 높이고 개발 주기를 획기적으로 단축시킵니다.
주조가 여전히 장점을 가질 때
캐스팅은 다음과 같은 경우 여전히 관련성이 있습니다:
- 거래량이 매우 높습니다
- 디자인은 단순하고 수년간 안정적입니다
- 리드 타임은 덜 중요합니다
- 공구 투자는 정당화된다
그러나 이러한 경우에도 CMF는 주조를 보완하여 다음과 같은 기능을 지원할 수 있습니다:
- 신속 시제품 제작
- 사전 공구 제작 파일럿 실행
- 맞춤형 제품 변형
- 소량 교체품 또는 서비스 부품
많은 제조업체들은 결국 두 공정을 전략적으로 통합하게 된다.
결론: CMF가 더 나은 티타늄 주조 대안인가?
대부분의 티타늄 펌프 및 밸브 부품(특히 임펠러, 디퓨저, 하우징 및 설계된 유동 부품)에 대해 CMF는 더 뛰어난 유연성, 향상된 기하학적 가공 능력 및 부품당 경쟁력 있는 경제성을 제공합니다.
제조업체는 다음과 같은 경우 CMF를 선택합니다:
- 주조 불가능한 기하학
- 중간 물량에서 낮은 비용
- 공구 없이 생산
- 더 빠른 반복 주기
- 일관된 치수 정확도
- 검증된 Ti-6Al-4V 성능
이러한 경우 CMF는 단순한 선택지가 아닌, 선호되는 티타늄 주조 대안입니다.
티타늄 부품에 대한 CMF 평가를 시작할 준비가 되셨나요?
펌프 또는 밸브 부품을 제조하며 공구 비용 절감, 성능 향상 또는 새로운 설계 구현을 원하신다면, FORMIGA P 110 CMF의 CMF(냉간 성형) 기술이 적합한 솔루션이 될 수 있습니다.
