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복잡한 형태의 첨단세라믹을 위한 신구 제조방법

전문가 제언: ○ 세라믹은 그간의 연구개발 노력으로 그 특성이 크게 향상되었다. 또한 산업기술의 발달로 첨단세라믹 적용이 확대되고 있다. 이러한 적용은 에너지 관련 기기부품, 절삭공구 등의 내마모성, 각종 전자재료 부품 등 여러 산업에서 이루어지고 있다.

○ 세라믹 실용화에 문제는 물성과 경제적인 가격이다. 제품의 가격 중 큰 부문이 가공비이다. 형상이 복잡하면 그 비용은 크게 증가한다. 따라서 성형기술이 중요하며, near-net shaping 기술은 매우 중요하다.

○ 전통적인 세라믹 성형기술은 대량 생산에 적합하도록 개발되어 있으며, 근래의 사출성형도 많이 안정화되어 있다. 그러나 형태가 복잡하고 수량이 적은 경우보다 경제적인 성형방법이 개발되어야 할 필요가 있다.

○ 최근에 몰드가 필요 없는 방법이 Solid Freeform Fabrication(SFF)이며 rapid prototyping이라고도 한다. SFF의 기본적 원리는 컴퓨터 CAD를 이용하여 3차원 형상의 제품을 작성하고 이를 적당한 두께로 분할한 후 그 단면에 대한 제품을 제작하고 이들을 적층하여 3차원 형상을 구현하다.

○ 이 방법은 여러 가지로 분류할 수 있으나, 대표적인 것은 stereolitho- graphy, fused deposition modelling, 세라믹 잉크젯 프린팅, selective laser sintering, 3차원 프린팅 등이 있다.

○ 상기의 방법도 소성과정을 거치게 되는데 수축과 변형문제가 단점이며, 서스펜션을 이용하는 경우 충진율 때문에 내부에 기공이 존재한다. 잉크젯 프린트는 점도, 적층 시는 코팅문제 등이 발생한다.

○ 여러 가지 단점에도 불구하고 고기능성 세라믹제품이나 복잡한 제품에는 적용이 가능하다. 아직 장비가격이 너무 고가이고 성형품에 대한 정밀도, 표면 거칠기 등의 개선이 필요하다. 그러나 21세기에는 활용이 확대되고 국내에서도 많은 연구개발이 이루어질 것으로 기대된다.

저자: S.Blackburn
자료유형: 학술정보