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2017년 4월 4일 화요일

직분사 금속 3D 프린터





(Direct metal writing uses semi-solid heated metals forced through a 3D printer nozzle (Credit: Lawrence Livermore National Lab)


 3D 프린팅은 금속 제조 분야에서 널리 사용되지 않았지만, 최근 기술을 발전으로 항공기 부품 및 로켓 부품처럼 높은 열과 압력을 견뎌야 하는 분야까지 적용이 활발해지고 있습니다. 하지만 3D 프린팅 기술이 장점만 있는 것은 아닙니다. 현재 사용되는 금속 3D 프린팅 기술의 대세는 레이저를 이용해서 금속을 조금씩 녹여 붙이는 SLM (Selective Laser Melting) 방식입니다. 


 SLM의 단점은 시간이 오래걸린다는 것 이외에도 조금씩 녹여서 붙이다보니 기계적인 강도가 균일하지 않은 부분이 있을 수 있다는 점입니다. 미국 로렌스 리버모어 국립 연구소 (Lawrence Livermore National Lab)의 연구팀은 이 문제를 극복하기 위해서 녹은 금속을 직접 분사하는 직분사 금속 출력 direct metal writing 기술을 개발했습니다. 




(동영상) 


 금속 입자와 액체 금속을 강한 압력으로 분사하면 금속이 전체적으로 녹은 후 다시 굳게 되는데, 이 과정을 정교하게 컨트롤해서 원하는 모양으로 출력하는 것은 아직도 갈길이 먼 상황입니다. 이 방식은 속도가 빠르긴 하지만 정확하게 원하는 위치에 3차원 금속 구조물을 만들기 어렵다면 응용 범위는 한정될 수밖에 없기 때문입니다. 


 연구팀은 이미 알루미늄처럼 낮은 온도에서 녹는 금속을 이용한 직분사 출력 방식은 성공시킨바 있습니다. 앞으로 연구 과제는 더 높은 온도에서 녹는 금속을 사용하는 것과 복잡한 3차원 금속 제품을 출력하는 것입니다.


 다양한 금속 부품을 프린터로 출력할 수 있다면 제조업 분야에서 큰 혁신을 가져오게 될 것입니다. 앞으로 이 부분의 발전이 기대되는 이유입니다. 


 참고 





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