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헤리엇와트 대학, 복합 소재 레진 3D프린팅 기술 발표

3D프린터
작성자
Nosung Lee
작성일
2023-07-14 11:13
조회
150
영국 헤리엇와트(Heriot-Watt) 대학 과학자들이 근적외선 광원을 이용한 복합 소재 레진 3D프린팅 기술을 발표했다.

발표에 따르면, 광원의 파장에 따라 경화되는 조건을 달리하는 소재를 적용해서 복합 소재 3D프린팅 출력을 진행하며, 실시간이 아닌 1차 출력 후 소재를 교체하고 2차, 3차 출력을 진행하는 방식이다. 이 방식을 적용하면, 탄성이 있는 플렉서블 소재와 단단한 소재를 하나의 출력물에 구현하는 것이 가능하다.


Image_Hariot-Watt University_Dr Jose Marques-Hueso (left) and Dr Adilet Zhakeyev

기존 ME(Material Extrusion_FDM, FFF 기술 분류) 방식에서 듀얼 노즐 또는 멀티 노즐을 적용한 이종 소재 출력은 진행되어 왔지만, 기술 특성상 정밀한 출력에 한계가 있다는 단점이 있다. VP(Vat Photopolimerisation) 방식은 5마이크로미터 정밀도를 구현할 수 있으며, 정밀도와 완성도가 높아 본격적으로 구현될 경우 다양한 산업 분야에서 적용될 수 있을 것이라 전망된다.


Image_복합 소재 3D프린팅 프로세스

핵심 원리를 요약하면, 근적외(Near-infrared)(선)_NIR을 이용한 방식으로 현재 고강도 단파장(자외선, UV)을 이용한 방식에서 스펙트럼을 세분화해 선택적 경화를 유도하는 원리이다. 이를 구현하기 위해서는 별도의 소재 개발이 필요하며, 가시광선 영역을 투명하게 구현하는 시스템이 포함된다. 1차 출력 이후 2차, 3차 출력 시에는 광원이 출력물을 통과해 소재를 경화시키는 것이 가능하며, 밀폐된 구조의 내부에 새로운 출력 구조를 구현하는 것이 가능하다.

개발팀은 이 기술 원리를 적용하면 약 400파운드의(한화 약 70만 원) 비용으로 3D프린터를 제작할 수 있으며, 기존 몇몇 개발 사례와 달리 경제성을 확보한 것이 특징이다. 해당 프로젝트는 엔지니어링 및 물리 과학 연구위원회(EPSRC, Engineering and Physical Sciences Research Council)로부터 28만 파운드의(한화 약 4억 7천만 원) 투자를 받았으며, Applied Materials Today 저널에 게재되었다.