3D 프린터는 21세기 공업에 큰 변화를 가져올 것으로 기대되고 있습니다. 그러나 시중에서 판매되는 대부분의 3D 프린터는 플라스틱 소재를 사용합니다. 물론 산업 전반에 큰 영향력을 주기 위해서는 플라스틱 소재에서 벗어나 더 다양한 소재를 3D 프린터로 가공할 수 있어야 합니다. 최근 나사는 물론 여러 대학과 연구 기관에서 3D 금속 프린터를 선보이면서 이 한계는 곧 극복될 수 있을 것으로 보입니다.
하지만 최근의 혁명적인 발전에도 불구하고 여전히 3D 금속 프린터를 이용한 미세 구조의 가공은 어려운 과제였습니다. 현재의 기술 수준으로 미세 정밀 가공은 쉽지 않았기 때문입니다. 네덜란드의 트웬테 대학(University of Twente)의 연구자들은 레이저를 이용한 새로운 초미세 금속 3D 프린팅 기술을 저널Advanced Materials에 발표했습니다. 이들이 선보인 기술은 0.86mm 높이에 5㎛(0.005mm) 두께의 금속 기둥을 만들수 있는 수준입니다.
(트웬테 대학의 연구자들이 선보인 초미세 구리 3D 프린팅 기둥. A copper micro-pillar with a height of 0.86 millimetres and a width of 0.005 millimetres. The pillar is formed from drops that had a diameter of 0.001 millimetres. With this technique, more complex shapes can also be printed.)
이 놀라운 미세 금속 3D 프린터를 가능하게 만든 것은 초고출력의 미세 레이저와 0.001mm(1㎛) 사이즈의 녹은 구리 및 금 입자입니다. 이는 고해상도 금속 3D 프린터(high-resolution metal printing)를 향한 기술적 쾌거라고 할 수 있습니다. 이제까지 10-100㎛ 이하 사이즈의 금속 3D 프린팅은 사실상 거의 불가능했지만, 연구팀이 새로 만든 노즐과 레이저는 초미세 고해상도 금속 프린팅을 가능케 합니다.
프린터의 역사에서도 초창기 도트 프린터의 해상도는 매우 낮았습니다. 그러다가 잉크젯과 레이저 프린터의 시대가 오면서 점차로 고해상도 컬러 프린팅이 가능해졌죠. 금속 3D 프린터 역시 마찬가지일지 모릅니다. 미래에는 초고해상도 금속 3D 프린터로 심지어는 서로 다른 금속 소재로 만든 부품을 출력할지도 모르는 일입니다.
이번에 개발된 고해상도 3D 프린터는 전자 회로나 혹은 스마트폰을 위한 초미세 냉각 시스템을 만드는데 사용될 수 있습니다. 물론 미세 가공이 필요한 여러 분야에 응용될 수도 있겠죠. 3D 프린팅 기술은 이제 얼마되지 않았지만, 앞으로 무한한 가능성이 있는 분야라고 생각됩니다.
참고
Towards 3D Printing of Pure Metals by Laser-Induced Forward Transfer, Advanced Materials, 10th June 2015. onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201501058/abstract
http://phys.org/news/2015-06-d-metals.html#jCp
http://phys.org/news/2015-06-d-metals.html#jCp
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