KETI, 금속 3D프린팅 출력 품질 개선 SW 개발

3D프린팅 과정 발생 열 쏠림 현상 완화

한국전자기술연구원(KETI·원장 김영삼)은 금속 3D프린팅 제조 품질을 개선하는 금속 3D프린팅 적층해석 기반 서포트 생성 소프트웨어(SW) 개발에 성공했다고 20일 밝혔다.

적층해석은 3D 모델을 순차적으로 적층하는 과정에서 발생하는 열 축적과 변형 현상을 실 출력 전에 분석하는 가상 시뮬레이션 기술이다. 서포트는 3D모델 출력시 재료별 열 배출이나 형상 변형을 방지해 주는 지지대로 서포트 배치에 따라 출력 결과가 달라진다.

한국전자기술연구원(KETI) 본원 전경

KETI가 개발한 SW는 금속 3D모델 적층 과정에서 열에너지의 쏠림 현상을 방지함과 동시에 에너지가 효율적으로 배출되도록 서포트 구조물을 생성하는 기능을 한다.

금속 3D프린팅은 금속 분말을 평평하게 깔고 고온 레이저를 선택적으로 쏘아가며 녹이거나 응고시켜 원하는 제품을 만들어 내는데, 이 과정에서 발생한 열을 원활하게 배출하는 기술이 제품의 품질을 좌우한다.

개발을 주도한 KETI 지능융합SW연구센터 신화선 책임연구원에 따르면 SW 엔진을 통해 금속 3D프린팅 설계기술과 제조 품질을 향상할 수 있고 관련 기술의 해외 의존도를 낮출 수 있다.

금속 3D프린팅 기술은 금속 부품 제조 비용과 시간을 절감해 주기 때문에 제조 산업 전반에서 중요성이 커졌지만, 기존 공정 노하우를 적용할 수 없고 숙련된 전문 인력이 드물다는 애로점을 가지고 있었다.

서포트 최적화로 품질 향상이 이뤄진 금속 출력물의 개선 전(왼쪽)과 후. 막대 모양의 서포트로 출력물(파란색)의 열에너지가 원활하게 배출됐다.

KETI가 개발한 SW로 서포트 최적화가 이뤄지면 금속 출력물의 열쏠림 현상이 완화될 수 있다.

KETI는 3D프린팅 과정에서 발생하는 열 배출 문제를 해결하기 위해 해외 선진국 SW 의존도가 높았던 상황이라 이번 기술 개발로 미국과 유럽 주도 SW 수입 대체 효과를 예상했다.

김영삼 KETI 원장은 “KETI가 개발한 서포트 생성 엔진 기술은 앞으로 자동차·조선·우주 발사체 등 다양한 금속 3D프린팅 제조 분야에서 활용될 것으로 기대된다”며 “국내 제조 산업 내 중소·중견기업이 금속 3D프린팅 기술을 바탕으로 제품 설계와 제조 경쟁력을 지속해서 확보할 수 있도록 최선을 다하겠다”라고 밝혔다.

한편, SW 엔진의 핵심 기술은 지난 2019년부터 과학기술정보통신부가 지원하는 ‘발전·조선용 금속부품 제조 시뮬레이션을 위한 PBF(Powder Bed Fusion) 방식 3D프린팅 적층해석 SW 기술 개발’ 과제를 통해 개발됐다. PBF는 금속 분말을 수평으로 깔고 레이저를 선택적으로 쏘아 녹이거나 응고시키며 적층하는 방식이다.