[파트너 기고] 한국교통대학교 3D프린팅센터
금속3D프린팅이란?
먼저 ‘3D프린팅’이란 특정 재료를 층층이 쌓아 올려 3차원의 입체 형상 제품을 제작하는 제조 방식을 가리킵니다. 적층제조(Additive Manufacturing)라고도 합니다. 지난 1980년대 처음 관련 기술이 발명된 이래 3D프린터 기술은 지속적으로 발전해 왔습니다.
3D프린팅 기술 뿐 아니라 여기에 사용되는 소재 개발도 꾸준히 이뤄졌습니다. 지금은 ABS, PLA, PP, Nylon, Carbon, 고무, 모레, 생체적합 의료소재, Stainless, Titanium, Cobalt-Chrome, Inconel 등 예전에는 생각하지 못했던 다양한 소재가 3D프린팅의 재료로 사용되고 있습니다. 이 중 금속 소재를 이용한 3D프린팅(3D프린터)을 금속 3D프린팅이라고 합니다.
금속 3D프린터는 어떻게 작동하나요?
금속 3D프린터의 기본적인 원리는 재료를 한층한층 쌓아 올리는 일반적인 3D프린터와 같습니다. 다만 플라스틱에 비해 다루기 어려운 금속이라는 소재를 자유자재로 컨트롤하기 위해 일반적인 3D프린터와는 약간 다른 방식으로 작동합니다.
우선 금속3D프린터는 크게 두가지 종류로 나뉩니다. 첫 번째는 플라스틱 소재 3D프린터의 제조 방식 중 하나인 FDM 방식과 유사합니다. 즉, 노즐 부분에서 금속 분말을 쌓아 올라가는 방식으로, 이를 BMD방식(Bound Metal Deposition)이라고 합니다.
다른 하나는 금속 분말(파우더)을 프린터 바닥에 얇게 도포한 뒤, 만들고자 하는 제품의 형상에 따라 해당 파우더 부위에 고출력, 고정밀의 레이저를 쏘는 방식입니다. 이때 고열의 레이저로 가열되는 금속 파우더 부위에 미세 용융(melting)이 일어나면서 입자들이 뭉치게 됩니다. 쉽게 생각하면 미세한 파우더를 레이저로 용접해 작은 덩어리를 만들고, 이러한 과정을 여러 번 반복하며 층층이 쌓는 방식으로 하나의 큰 3차원 덩어리(제품)를 제작한다고 보면 됩니다. 이러한 방식을 PBF(Powder Bed Fusion) 방식이라고 합니다.
지금 소개해 드린 2가지 방식 외에 다른 방식을 사용하는 금속 3D프린터들도 있습니다. 다만, 수많은 제품군을 일일이 열거할 수 없기에 가장 대표적인 2가지 방식을 설명해드렸습니다…(이하 생략)
