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다양한 재질로 구성된 터빈 날개 부품의 적층 가공

전문가 제언: ○ 이 발명은 적층 가공에 관한 것으로, 특히 다양한 재질로 이루어진 분말 층을 선택적 레이저소결(SLS) 및 선택적 레이저용융(SLM)을 이용하여 금속/세라믹 부품을 만드는 기술로, 독일 지멘스 악티엔게젤샤프트(社)가 제조방안을 제안한 특허출원이다.
○ 이 발명은, 서로 다른 성질의 재질로 구성된 부품을 적층 가공하는 새로운 방안으로 가스터빈 날개와 같이 와류발생부와 막 냉각 홀 등을 갖춘 복잡한 형상 부품을 원하는 물리적 특성을 만족시키면서 단일 공정에서 제작 가능한 것이 특징이다.
○ 이 발명의 대표적인 청구사항은 적층가공에 관한 것으로, ① 여러 재질로 구성된 부품제작에 인접하고 있는 복수의 분말 층을 공급하는 장치, ② 금속, 세라믹으로 구성된 분말을 용융 또는 소결시키기 위해 유도되는 레이저 에너지, ③ 분말을 교대로 투사하는 기계적인 연동장치, ④ 각 분말층 위를 통과하는 연속된 선형 주사 경로를 따라 레이저 빔에 유도되는 레이저 에너지 등으로 구성된다.

○ 2013년 미국에서 등록된 3차원 모델의 접합부 숨김 특허(US 8349239)는 특허권자인 스트라타시스가 후발업체들의 회피설계를 막기 위해 다양한 방식을 모두 청구 항에 포함시켰다. 3D프린팅 할 때 시작과 끝의 접합부를 숨겨 표면을 매끄럽게 하기 위한 제어 알고리즘으로 압출적층방식(FDM, fused deposition modeling)을 사용하는 대부분의 제품이 영향을 받는다. 하지만 이 역시 2009년 등록료 미납으로 소멸된 미국 어번대학의 특허기술(US 6934600) 방식을 사용하면 회피 가능하다.
○ 3D 프린팅의 초기 선도 기술은 액체 기반으로, 액체기반의 SLA(stereo lithography) 기술이 전체의 76%를 차지하고 있는 것으로 나타났으나 2000년대 이후 파우더 기반의 SLS 및 고체 기반의 FDM에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있다. 한국의 경우 최근 3D 프린팅 출원비율이 점차 높아지고 있으나, 선진국에 비해 출원건수가 매우 적으므로 정부의 전략적인 투자가 이루어져야 할 것으로 사료된다.

저자: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
자료유형: 니즈특허정보