3D 프린팅 소재기술, 어떻게가 아닌 무엇으로 만드는지가 중요한 시대
입체적인 물체를 뽑아내는3D 프린터! 이제는 단순히 예술 조각품을 구현해 내는 것에만 쓰이지 않습니다. 환자의 실제 심장과 똑같은 크기와 구조로 만든 3D 프린팅 모형을 수술 시뮬레이션에 활용하기도 하고, 소비자에게 최적의 착용감을 선사해 주는 3D 프린팅 기술 신발까지 제작해 내고 있습니다. 정말 다양한 산업 분야에서 3D 프린팅 기술이 도입되고 활성화되고 있죠?
위 영상에서 보다시피 이제는 ‘3D 프린팅 주택’까지 만들어지고 있는데요. 예술 조각품에서 시작하여 현재는 집까지 뽑아내는 3D 프린팅 기술의 성장이 정말 대단하지 않나요~ 😯
평면 상의 활자나 그림이 아닌, 입체적인 물체를 만들어내는 프린팅 기술, 3D 프린팅은 오로지 사용되는 만큼의 재료만 쓰이기 때문에 제작 비용이 절감되고 복잡한 부품을 만들어낼 수 있는데요. 이번 포스팅에서는 3D 프린터의 기술 현황을 알려드리는 동시에, 삼양그룹에서 연구개발 및 생산하고 있는 3D 프린팅 소재기술에 대해 소개 드리겠습니다.
3D 프린팅 기술의 이해
일반적인 입체 모형은 조각가가 찰흙을 잘라내듯이 ‘재료를 깎아내서’ 원하는 모양을 만들어 냅니다. 그런데, 3D프린팅은 ‘재료를 쌓아서’ 만드는 방식을 거치게 됩니다. 이 때문에 3D 프린터 안에는 잉크가 아닌 종이, 플라스틱, 나일론, 금속 등 입체 도형을 만들 수 있는 재료가 들어가는데요. 이러한 원료가 작동 시 컴퓨터에 입력해둔 일정한 설계도에 따라 프린팅 원료들이 한 층 한 층씩 쌓여, 입체적인 고체 물질로 만들어지는 것이죠.
3D프린팅 기술을 활용한다면, 적게는 한 두 시간부터 길게는 십여 시간만에 원하는 모형을 구현해낼 수 있는데요. 따라서 실제 제품을 완성하기 전에 3D프린팅 기술로 실물 크기의 모형을 만든다면, 디자인을 미리 확인하고 수정하기에도 매우 용이합니다.
자동차 개발에 적용되는 삼양그룹의 3D프린팅 신기술
삼양사는 지난 2021년, 삼양사는 현대자동차·쓰리디팩토리와 함께 '자동차 부품 검사구용 3D프린팅 기술'을 개발하여, 국가기술표준원의 신기술 인증을 받았습니다. 신기술 인증은 산업통상자원부가 부여하는 인증제도로 인증을 받은 제품이나 기술은 판로 확보 등의 다양한 혜택이 주어집니다.
인증을 받은 신기술은 삼양사가 개발한 3D프린팅에 적합한 폴리카보네이트 복합소재와 현대자동차와 쓰리디팩토리의 자동차 부품용 3D 프린팅 기술을 융합하여 개발해낸 것으로, 이를 통해 자동차 생산 시 필요한 검사구용 부품인 ‘픽스쳐’ 를 3D 프린터로 만들 수 있게 되었습니다. 여기서 ‘픽스쳐’란 부품 등이 설계대로 생산이 되었는지 확인하는 측정 도구입니다.
앞서 살펴보았듯이, 3D프린팅의 경우 일반적인 제품 생산 방식인 사출 공정*을 따르지 않습니다. 압력이 가해지지 않는 쌓아 올리는 공정을 통해 제품이 만들어지죠. 따라서 공정 중 소재가 공기와의 접촉시에 수축되지 않도록 하는 것과 녹은 상태의 소재가 공정중에 흘러내리지 않도록 하는 것이 아주 중요한데요. 여기서 삼양은 기존에 보유하고 있는 폴리카보네이트를 다른 소재들과 조합하여 다양한 소재를 만들어내는 컴파운드 기술을 적용하여 3D프린팅 공정에 최적화된 소재(TRIREX)를 개발, 제공하면서 프로젝트의 한 축을 담당하였습니다.
*재료를 가열해서 녹인 후 ‘틀’안에 주입하여 원하는 형태를 만드는 가공 방식
그럼 ‘픽스쳐’를3D프린터로 만들어낼 수 있게 된 것이, 어떤 긍정적인 영향을 불러올까요? 그동안 픽스쳐는 각 자동차 부품이 만들어질 때마다 새로 제작되어야 하기에 신차 개발 속도를 떨어뜨리는 요인이었는데요. 기존에는 픽스쳐 설계-제작-적용까지 한 달이 넘게 소요되었고 그 제작 비용도 수천 억에 달했습니다.
하지만 이제 신기술을 이용하면 3D프린터를 통해 복잡한 과정 없이 픽스쳐를 빠른 시간 내에 출력해낼 수 있게 되고, 0.2밀리미터(mm) 이하의 정밀한 가공이 가능한데다가 중∙대형 부품용 픽스쳐까지 다양하게 제작해낼 수 있습니다. 이에따라 기존에 비하여, 제작 시간은 50% 이상, 비용은 30% 이상 절감할 수 있게 되었답니다.
프린팅 기술이 중요한 것이 아니라 3D프린트를 가능하게 하는 '소재 기술'이 중요한 시대
3D 프린팅의 소재가 다양해지고 기술력도 크게 상승되면서 3D 프린팅 기술은, 분야를 막론하고 산업 전방위에 적용되고 있습니다. 환자의 몸에 필요한 뼈를 구현해 내는 의료 분야와 아직 상용화 단계에 까지는 이르지는 못했지만 식품 외식 분야에서도 모두 3D프린팅을 활용하기 위한 연구가 계속되고 있습니다.
특히 의료 분야의 경우, 3D 프린팅 기술은 환자 개개인에 맞는 의료 보형물 (보청기, 틀니, 의족, 의수) 제작해낼 수 있기 때문에 활용성이 매우 크다고 할 수 있습니다. 또한 환자의 신체 모형을 제작하여 수술 시뮬레이션용으로 활용함으로써 의료사고를 사전에 예방하거나 각종 뼈 임플란트, 보철 등 의료 삽입물 제작에 이르기까지 3D 프린팅 기술이 폭넓은 범위에서 활용되고 있습니다.
또한 식품 외식 분야의 경우, ‘3D 푸드 프린터’가 개발 · 이용되고 있는 추세인데요. 3D 푸드 프린터는 소비자가 원하는 재료·모양·식감에 따라 과자류 · 반죽류 · 유제품 · 육류 등을 만들어냅니다.
이러한 흐름에 발맞춰 삼양은 이미 상용화 되어있는 일반적인 3D프린트용 필라멘트 소재 외에도 다양한 산업 분야에 필요한 3D프린팅 고기능성 소재 개발을 지속하고 있습니다.
우리 일상에 이미 적용되고 있는3D프린팅 기술! 앞으로가 더욱 기대되는데요. 3D프린팅 영역에서도 멋지게 활약하는 삼양그룹의 소재기술에 대해서 지속적인 관심 부탁드립니다~! 그럼 삼양은 더욱 유익한 소식으로 돌아오겠습니다!