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금속3D프린팅 장비 DED, PBF, ME 등 3종류 금속3D프린팅 장비 개발

기계연, 최우수연구성과‘금속3D프린팅 기반 구축’ 선정

4차산업혁명 시대, 제조업 현장을 보다 더 스마트하게 할 금속3D프린팅에 세계가 주목하고 있는 가운데, 한국기계연구원(이하 기계연)이 연구한 '금속3D프린팅 기반 구축 성과'가 최우수 연구성과로 선정됐다.

기계연은 첨단생산장비연구본부 3D프린팅장비연구실 이창우 실장 (책임연구원)의 ‘금속3D프린팅 기반 구축’ 성과를 2019년 최우수연구성과로 선정했다고 17일 밝혔다.

이창우 책임연구원은 2015년 국가과학기술연구회(NST)의 금속3D프린팅융합연구단을 유치해 산업 실용화를 위한 고성능 3D 프린팅 시스템 및 소재 개발에 착수했다. 연구단 유치를 시작으로 사업 기간 3년 동안 DED, PBF, ME 등 3가지 방식의 금속3D프린팅 장비 개발에 성공했다.

금속3D프린팅 장비 DED, PBF, ME 등 3종류 금속3D프린팅 장비 개발 - 산업종합저널 기술이슈
기계연 3D프린팅장비연구실 이창우 책임연구원

이 책임연구원은 기존 DED(Direct Energy Deposition) 방식 금속3D프린터에 오토 트랙킹 기술을 접목해 편의성을 극대화했다. DED 방식은 가공하고자 하는 표면에 고출력 레이저빔을 조사하며 동시에 금속 분말을 공급해 실시간 적층하는 기술이다. 이때 오토 트랙킹 기술을 적용하면 평면위에 적층 가공하는 것이 아니라 위치를 추적하며 가공면의 상태에 따라 적층할 수 있다. 이는 함정이나 무기 등 국방분야. 해양선박 등 대형 부품을 필요한 부분만 효율적으로 개보수할 수 있는 기술로 떠오르고 있다.

PBF(Powder Bed Fusion) 프린터는 수직 방향으로 출력물을 도포하며 레이저나 전자빔으로 가공하는 방식이다. 기존 장비는 레이저를 조사하는 스캐너가 고정되어 프린팅 영역을 확대하기 위해 레이저와 스캐너를 복수로 연결해야 했다. 연구원은 스캐너를 움직이는 방식의 신공정을 개발해 프린팅 영역을 기존 장비 보다 최대 1.7배 확대하고, 정밀도도 5배 향상시켰다.

재료 압출 방식인 ME(Material Extrusion) 방식 프린터는 주로 플라스틱을 프린팅 하는 공정을 금속에 활용한 방법으로 전자제품에 필요한 전자회로 등을 3D프린팅으로 만드는 기술이다. 그 동안 모두 11건의 기술을 이전하는 한편, 2018년 7월 연구소기업 ㈜위즈메탈을 설립하고 기술사업화를 추진하고 있다.

이창우 책임연구원은 “금속3D프린팅 기술은 디자인 혁신으로 획기적인 기술 경쟁력을 확보할 수 있는 룰 체인저로써, 이번 수상은 금속3D프린팅 기술의 중요성을 인정받은 것이라 생각한다”며 “M3P 융합연구단을 통해 알게 된 동료 연구자와 협력을 밑바탕으로 좋은 상을 받게 돼 감사하고, 앞으로 3D프린팅 장비의 잠재력을 믿고 도전하는 산업계에 도움이 되도록 노력하겠다”고 말했다.

한편, 한국기계연구원 최우수연구상은 1993년부터 탁월한 연구 성과를 거둬 과학기술계와 산업계에 기여하고 연구원의 명예를 높인 연구자를 선정해 수여해왔다.
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