출력 속도 최대 100배 빠른 3D프린팅 기술 나왔다

美 미시건대, 초고속 광경화수지 3D프린팅 기술 개발

미국 미시건대 연구팀이 기존 광경화수지 기반 3D프린터보다 출력 속도가 최대 100배 빠른 3D프린팅 기술을 개발했다.

16일 여러 외신에 따르면 미시건대 연구팀은 2개의 광원을 이용해 액상 수지가 굳어지는 부분과 액체 상태로 유지되는 부분을 제어할 수 있어 복잡한 구조의 출력물을 한 번에 인쇄할 수 있는 SLA(광경화수지조형·Stereo lithography)방식 3D프린팅 기술을 개발했다.

기존 SLA방식은 광경화성 레진(액상 수지)에 레이저를 쏴 얇은 레이어별로 한층씩 굳히면서 전체 출력물을 적층제조했다. 반면 연구팀 기술은 이같은 단계적 과정을 한 번의 레이저 조사로 대체할 수 있다는 설명이다.

미국 미시건대 연구팀이 기존 광경화수지 기반 3D프린터보다 출력 속도가 최대 100배 빠른 3D프린팅 기술을 개발했다.(사진=미시건대 유튜브 캡쳐)

연구팀은 액상 수지도 자체 개발했다. 하나의 광원에만 광중합 반응을 일으키는 것이 아니라 특정 빛에 노출됐을 때 경화가 가능하고 다른 종류 빛에 노출되면 액체 상태를 유지하도록 개발한 것이다. 이를 위해 액상 수지에는 광 활성제(photoactivator)와 광 억제제(photoinhibitor)가 함께 포함됐다.

연구팀은 레이저가 들어오는 유리창에서부터 액상 수지가 굳어져 출력 작업이 정지되는 기존 SLA방식 장비 문제를 해결하는 기술도 고안했다.

해당 기술은 2m/h 출력 속도를 지원한다. 광원 강도를 조정하면 한번의 레이저 조사로 표면에 지형적 패턴(topographical patterning)도 만들 수 있다.

연구팀은 하나의 광원에만 광중합 반응을 일으키는 것이 아니라 특정 빛에 노출됐을 때 경화가 가능하고 다른 종류 빛에 노출되면 액체 상태를 유지할 수 있는 액상 수지를 개발했다.(사진=사이언스 어드밴시스 캡쳐)

개발자들은 이 기술로 양산이 가능할 것으로 기대하고 있다. 마크 번(Mark Burns) 화학공학 부교수와 이번 기술 개발을 공동 진행한 티모시 스콧(Timothy Scott) 화학 부교수는 “기존 장비로 이 정도 결과물을 내려면 수백 대 장비가 필요하다”며 “이 기술은 최초의 진정한 3D프린터 중 하나”라고 자신했다.

연구팀은 이번 기술을 보호하기 위해 특허 3건을 출원했다. 스콧 부교수는 스타트업 설립을 준비 중이다. 연구 내용(바로가기)은 국제 학술지 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 게재됐다.