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적층제조기술의 주조 응용과 주형용 고속 적층조형 장치의 개발

전문가 제언: ○ 3D 프린팅 기법이 1980년대 시제품개발을 위한 RP(Rapid Prototyping)에서 FDM(Fused Deposition Modelling)등 수지재료 중심의 적층제조(AM) 실용화단계를 거쳐 현재는 금속을 중심으로 하는 부품제조용 AM산업으로 진화하는 추세를 보이고 있다. 금속AM에서 주목받고 있는 주요 수요분야는 금형과 주형이며, 이 문헌은 주형에 AM(3D 프린팅)의 응용동향을 다룬 내용이다.

○ 전통적인 주조 프로세스에서는 모형 → 주형, 주형 → 주조품 방식을 이용하거나, 몰드를 이용하여 주형을 만들고 여러 차례 전사공정을 거쳐 주조품을 만든다. 그런데 3D 프린팅은 3D데이터로부터 직접 신속하게 조형하고 복잡한 형상을 일체로 성형하는 방식이다. 이 특징은 어느 단계의 몰드 제작에도 유효하며, 금형과 같이 제조시간(lead time)과 제조코스트를 낮출 수 있고 성능과 품질향상 측면에서 주목된다.

○ 레이저 소결법과 잉크젯 적층조형법은 대표적으로 이용되는 주형조형용 AM기술이다. 3D 프린터로 주형을 직접 적층조형하는 기술로서 열경화성 주형조형법을 이용한 레이저 소결방식인 SLS(Selective Laser Sintering)이 이미 실용화되고 있고, 자경성 주형방법(self-curing mold)을 이용하여 바인더를 잉크젯으로 적층조형하는 접착제 분사법(Binder Jetting: BJ)에 의한 프린터 주형AM기술 역시 실용화되고 있다.

○ 3D 프리터에 의한 주형제작이 자동차부품 분야에서는 엔진, 터보 케이스, 하이브리드/전기자동차의 모터 케이스, 파워 반도체 모듈의 냉각용 부품에 응용이 기대되고 있다. 또한 선박용 디젤엔진의 고효율화, 항공기 엔진 유압배관부품의 콤팩트화 및 소형화, 소형 수력발전용 임펠러의 고효율화, 금형 냉각구조의 적층제조에 의한 제조시간의 단축 등에도 활용이 기대된다. 향후 우리나라 금속부품의 경쟁력 향상전략상 금형과 함께 주형의 AM기술에 대한 도전은 산학연의 핵심 과제이다.

저자: OKANE Toshimitsu
자료유형: 니즈학술정보