2019년 9월 16일
> 이슈 > 기술 관련 > 메이커를 위한 최초의 개인용 금속 3D 프린터

처음 SLA(최초의 3D 프린팅 공정 방식)가 등장한 이후 지속적으로 3D 프린팅 공정의 새로운 개념이 등장하고 있습니다. 최근 열린 뉴욕 메이커페어 2013에서 새로운 개인용 금속 3D 프린터가 소개되었는데요. 개발자인 ‘스캇 베이더(Scott Vader)’와 ‘잭 베이더(Zack Vader)’ – 이들은 부자지간 입니다. – 가 창업한 스타트업인 ‘베이더 시스템(Vader System)’에서 개발한 ‘액체 금속 제트 프린터’ 입니다.

vader

개인적으로 알고 있던 금속 조형과는 많이 생소하게 다가옵니다. ‘액체 금속 제트 프린팅(LMJP_Liquid Metal Jet printing)’ 이라고 부르게된 이 방식은 잉크 제팅 방식과 유사하다고 설명합니다. 대다수의 잉크 젯 헤드와 유사한 헤드를 사용하여 헤드에서 용융 알루미늄 방울이 떨어져 레이어를 적층한다고 합니다. 또한 시스템이 구멍의 크기를 변경하여 100 ~ 1000 미크론 직경의 융용 금속재료를 뿌려줍니다.

현재는 금속 레이져 소결 (Direct Metal Tooling or Metal Sintering :: DMT, DMSL) 등이 금속재료를 사용해 3D 프린팅하기 위한 일반적인 공정 방식입니다. 이는 금속 분말의 작은 입자를 융합하기 위해 고출력의 열(레이져)을 가하는 과정이 있죠. 레이저는 3D 모델 파일의 슬라이싱된 단면 설계대로 분말에 열을 가하고, 정해진 두께의 층에 열을 가하는 작업이 끝난 후, 다시 다음 층의 분말을 덮어주고, 조형이 완료될 때까지 이와 같은 공정이 반복됩니다. ‘베이더’ 부자가 설명하길, 이와 같은 방식은 약간의 다공성이 있기때문에 기계 부품을 생산하는데에는 적합치 않다고 합니다. 그래서 이와 같은 새로운 방식을 고안하게 되었다는 것이죠.

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현재 선보인 것은 프로토타입에 불과합니다. 핵심인 헤드가 달려있지 않죠. 하지만 연내에 곧 시연할 수 있을 것이라고 하고요. 현재 개발 초점을 맞추고 있는 알루미늄 금속재 외에도 추후 금, 은, 구리 등의 금속재를 추가하는 것은 그리 어렵지 않다고 말합니다. 판매가격은 약 1천 만원 정도로 보고 있네요.

지금 2014년 3월 즈음, SLS 방식의 원천특허가 보호 만기가 되는 것으로 전세계가 이슈죠. 모 광고에서도 다소 과장된 문구 – ‘단언컨데 아이언은 세상에서 가장 완벽한 물질입니다.’ – 처럼 우리 문명에서 빠질래야 빠질 수 없는 필수 재료가 바로 금속재입니다. 게다가 SLS는 금속 프린팅에 가장 적합하다고 현재까지 생각해왔던 방식이죠.
이러한 시기에 금속재를 3D 프린팅하기 위한 새로운 시도가 있는 것은 참으로 반가운 일이 아닐 수 없습니다. 게다가 개인용 범주라니 앞으로 기대가 무척 크고요. 베이더 부자의 설명이 빈말이 아니길 바랄 뿐입니다. 😀

[hr]

베이더 시스템 : http://www.vadersystems.com/

관리자

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3개 댓글들

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  • 가능성있는 기술임에는 틀림없네요. 다만 언급된 약간의 다공성에는 판단이 더 필요합니다. 레이저 스캔 경로에 따라서 다르지만
    EOS, ArCAM 등 메탈 프린터 업체의 제품은 대략 99%이상의 밀도를 제공하는 것으로 알려져 있습니다. 제조사 발표가 그렇고
    실제로 설비 공급시 인장 시편 등을 테스트로 제작하여 제작품의 기계적 특성을 평가하는데, 주조 제품과 유사하거나 조금 더 나은
    결과를 보여줍니다. 기포도 거의 없다시피하구요.. (오히려 주조품 기포가 더 많지요)

    위에 언급된 LMJP의 경우 DMLS보다 더 큰 어려움에 처할 것으로 예상되는 부분이 바로 금속의 냉각입니다. DMLS의 경우 현재
    소재로 사용되는 금속 분말의 녹는점에 따라 레이저 출력을 조절하여 용융을 시키는데 이 용융에 의한 열응력 발생이 상당한 비중의
    수축을 만들어냅니다. 빌드된 제품의 규모로 봤을 때 디멘젼 자체에는 미세한 – 0.1mm 정도 – 의 수축이나 적층된 레이어 사이에
    존재하는 수축의 차이 때문에 크랙이나 벤딩이 발생하는게 아주 큰 문제죠. 그래서 대부분 0 레이어를 적층하는 빌드플레이트를
    사전에 가열하여 열 응력을 줄여서 이런 문제를 많이 줄이고 있습니다.

    LMJP는 용융 금속을 직접 분사하기 때문에 빌드된 제품 위에 금속이 접촉할 때 매우 빠른 시간 내에 냉각을 시켜야 정확한 형상을
    구현할텐데 상온에서의 일반적인 공냉 – 상기 이미지를 볼 때 – 으로는 분사가 처음 시작되는 부분과 마지막 부분의 온도차가 상당할
    것으로 보입니다. DMLS도 레이저 경로에 의한 온도차가 발생하지만 갈보미러가 매우 빠른 속도로 움직이기 때문에 경로간의
    수축에 의한 크랙은 잘 발생하지 않지요.. LMJP는 경로 자체를 XY축 움직임으로 만들어야하니 경로간 크랙도 많이 발생할 것으로
    보입니다.

    물론 제가 만드는 사람이 아니니 뭐.. 예상만 할 뿐이죠.

    어쨌거나 아주 좋은 시도인 것 같습니다. 용융된 금속을 직접 분사하는 방식은 아니지만 레이저 클래딩 방식도 있습니다. 이는 분말을
    분사하고 레이저 초점이 맞는 곳에서 용융이 일어나게 만드는 방식인데, 국내에서는 인스텍이 이 기술로 제품을 제작하고 있지요.

  • 금속 프린팅이 개인용으로 나오면 경찰서에 신고하고 등록 필 받고 사용해야 할지도 모르겠네요…뭘 만들어 낼지 모르니…
    너무 이른 걱정인데….혁신적인 이 3D프린터가 너무 좋은 아이템이지만 악용된다면 법적 제재가 생겨날테고, 개인용 사용자들의 창작활동에 적잖은 걸림돌이 될 듯 쉽군요…

    • 총기류의 무기 생산등에 대한 뉴스가 많이 나오지만 개인적으로는 그냥 이슈일 뿐이라고 생각합니다.
      아무리 프린터가 뛰어나도 화약은 만들 수 없으며 단순구조의 일회성 총기는 쇠파이프와 못 등으로도 제조가 가능하며
      금속용 프린터로 총기를 만들 것이면 차라리 선반과 밀링으로 만드는게 훨씬 좋은 결과를 낼 수 있습니다.
      매번 새로운 기술이 나올 때마다 그 기술이 초래할 부작용에 대한 뉴스가 나오는 건 항상 있었던 일이니 크게 걱정할 일은 아닌 듯 합니다.

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