기계/재료

금형 불필요 세계 최대 성형공간의 고속제조 장비 개발

발행일 : 2011 / 12 / 08

세계에서 성형공간이 최대인 고속제조 장비가 최근 중국에서 연구개발에 성공했다. 이 기술을 응용할 경우 금형이 없이도 구조가 복잡한 모든 대형 부속품의 일체화 성형이 가능하다. 화중과기대학 재료대학 스위성(史玉升) 교수의 소개에 의하면 이 장비는 성형공간이 1.2m×1.2m인 분말 베드(powder bed) 기반의 레이저 고속제조 장비다. 이는 중국 첨단제조 영역의 새로운 획기적인 성과로서 중국 핵심산업 핵심제품의 급속한 자체 개발을 일조했으며, 국가중대공정과 국방산업에서 막강한 응용잠재력을 지니고 있다.

구조가 복잡한 대형부속품의 일체화 고속제조는 현재 첨단제조 영역의 기술난제이다. 기존의 방법은 분단성형 결합방식을 채택했기 때문에 제조시간이 길고 비용이 많이 들며 연결부분의 강도가 낮은 문제가 존재하고 있다. 산업화가 추진되면서 자동차, 선박, 항공우주, 무기장비 영역은 일체화 성형 단일부속품 또는 복잡도가 높은 소량의 대형부속품 수요가 늘어나고 있어 일체화 성형 대형부속품 기술 연구개발은 고속제조 수준을 평가하는 중요한 지표가 되었으며, 대형 성형공간의 레이저 고속제조 기술과 장비 개발은 더욱이 세계 첨단제조의 경쟁방향이 되었다.

분말 베드 기반의 레이저 고속제조 기술은 컴퓨터 설계의 복잡한 부품을 일부 평면 데이터로 분해하고 나서 레이저로 금속, 세라믹, 플라스틱, 모래 등 분말재료를 평면 데이터별로 소결 또는 용해하여 평면 모양을 형성한다. 다시 층층이 겹쳐 식물의 생장과 같이 일차적으로 일체화 성형을 이룬다. 이 기술은 다차원 제조를 아래에서 위로의 간단한 2차원 중첩으로 전환시킴으로써 설계와 제조의 복잡도를 크게 낮추었으며, 나아가 전통 방식으로 가공할 수 없었던 기이한 구조도 제조할 수 있게 되었다. 이는 중국 군사, 교통운수 장비에서 복잡한 핵심부속품의 자체 연구개발과 제조업의 자주혁신 연구개발능력 제고에 대해 중요한 전략적 의미가 있다.