PBF 적층 제조기술을 이용한 스마트 부품의 가공

전문가 제언

○ 전자빔(Electron Beam Melting: EBM)기술은 적층가공 또는 적층조형(Additive Manufacturing: AM)기술 중에서 PBF(Powder Bed Fusion: 분말소결 방식의 분말 베드용융법) 방법의 하나로서 금속분말의 용융 에너지소스를 전자빔으로 하고 있다. 소결방식과는 대조적으로 완전 분말용융 방식이다.

○ 전통적인 에너지시스템의 컴포넌트 성능검출 방식은 대부분 표면 접촉형이어서 고압, 고온, 부식환경에 노출될 수 있다. 이 결과 운전코스트와 보수시간을 증가시킨다. 또한 외부부착 센서는 부품의 내부정보 제공에 한계가 있다. 미국 Texas대학 연구진은 이 논문에서 EBM기술을 이용하여 에너지시스템용 컴포넌트 구성 부품 내부에 센서를 내장하여 스마트부품을 구성하는 방식을 제안하였다.

○ AM기술을 이용한 스마트부품의 가공은 구조나 기능의 조정 없이 구조 내에 센서를 내장시킬 수 있다. 원하는 위치에 센서를 내장하게 되면 사용자는 연소실 입구와 같은 고온과 고압의 극한환경 영역을 모니터링 할 수 있게 된다. 또한 부품의 몸체 내부에 독립적으로 위치하게 되면 가혹한 환경에서 센서를 보호하게 됨으로써 센서의 수명을 연장시킬 수 있다.

 

○ 이 연구에서는 부품 몸체 내부에 미리 설계한 공동(cavity) 안으로 센서기능용 압전 세라믹 재료를 삽입하는 “stop and go” 프로세스를 개발하여 응용하였다. EBM으로 가공한 부품의 압력시험결과 고압 하에서도 센서의 정상적인 응답을 확인함으로써 EBM기술에 의한 센서 내장형 스마트부품이 컴포넌트의 성능을 실시간 모니터링할 수 있음을 입증한 것이다.

 

○ 연구결과는 PBF방식인 EBM기술이 에너지 컴포넌트뿐만 아니라 항공우주, 자동차, 바이오의료 산업에도 응용 가능성을 보여주는 사례다. 우리나라의 AM(또는 3D프린팅)산업은 여명기 또는 도입기 과정에 있음을 알 수 있다. 관련기업과 대학？연구기관들이 기반기술 연구개발과 함께 특히 금속 AM기술의 부품개발 응용에 보다 적극적으로 참여하고, 중소/벤처기업의 응용사례 연구개발 활동에 정부의 지원강화가 필요하다고 판단된다.

 

저자

Ryan B. Wicker, et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

정밀기계

연도

2016

권(호)

10()

잡지명

Additive Manufacturing

과학기술
표준분류

정밀기계

페이지

58~66

분석자

박*선

분석물

• PBF 적층 제조기술을 이용한 스마트 부품의 가공.pdf [498,672 byte]

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