獨 카를스루에공과대, ‘3D 프린터’ “세계 최강자”로 등극!

유제린 기자 / 기사승인 : 2020-02-14 15:58:05
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산업 생산공정 응용프로그램들, 점점 더 정밀한 인쇄 요구 추세
마이크로미터 단위 디테일, 60세제곱 밀리미터 크기 격자구조 인쇄 성공

▲ 셔터스톡 제공.

 

요즘 들어 밀리미터 범위 이내의 작업을 수행할 수 있는 3D 프린터가 전 세 계적으로 많은 각광을 받고 있는 가운데 점점 더 많은 산업 생산공정에 사 용되고 있는 추세다.

많은 응용프로그램들이 이전보다 더 빠른 속도는 물론, 마이크로미터 스케 일로 점점 더 정밀한 인쇄를 요구하고 있기 때문이다.

이런 가운데, 최근 독일의 ‘카를스루에공과대학’(Karlsruher Institut für Technologie, KIT) 연구진이 이전의 어떤 3D 프린터와 비교할 수도 없을 정도의 속도로 매우 정밀하게 마이크로미터 단위 디테일까지 구현, 센티미터 크기의 물체를 인쇄할 수 있는 3D 프린팅 시스템을 개발했다고 밝혀 화제다.

연구진이 속도뿐만 아니라 성능의 신뢰성 입증을 위해 마이크로미터 단위 디테일이 살아있는 60세제곱 밀리미터 크기의 격자구조를 인쇄해 3D 프린터 세계 최강자의 등극을 알렸다는 것이다.

연구진의 마틴 베게너 교수는 “이번 인쇄물은 3000억 개가 넘는 복셀(voxel, 입체화상을 구성하는 3D 화소(畵素))을 포함하고 있다”며 "현재 우리는 3D로 인쇄된 항공기 날개의 기록을 훨씬 능가했다”고 자축했다

또한 이번 성과를 발표한 논문의 제1저자인 빈센트 한 교수는 “이러한 유형 의 3D 인쇄물 제작을 위해서는 컴퓨터로 제어되는 레이저 빔이 집적회로를 만드는 사진평판에 쓰이는 것으로 알려져 있는 액상 감광성 수지를 통과하 면 레이저의 초점에 위치한 물질만 노출돼 굳게 된다”며 "초점은 가령 잉크 젯 프린터의 노즐에 해당하며 유일한 차이점은 그 초점들이 3차원적으로 작 동한다는 것이다"라고 개발원리를 설명했다.

이러한 원리를 응용하면 광학(光學), 광통신, 재료과학, 생명공학, 안전공학 등 다양한 응용분야에서 금이나 은 줄 세공과 같은 고도로 정밀한 필리그 리(filigree) 구조를 만들 수 있으며, 최근까지만 해도 단일 레이저 광점만으 로는 초당 수십만 개의 복셀(voxel)만 만들 수 있었던 것으로 알려졌다.

다시 말해, 기존의 3D 프린터들은 컴퓨터 그래픽용 잉크젯 프린터보다 100 배 가까이 느렸기 때문에 지금까지 많은 산업용 3D 프린팅 응용프로그램들 을 감당할 수 없었다는 얘기로 풀이된다.

연구진에 따르면, 특수 광학기술에 힘입은 레이저 빔은 동시에 9개 광점을 병렬로 사용할 수 있고 향상된 전자제어 기술 덕분에 그 어느 때보다 훨씬 더 빠르게 작동할 수 있으며, 이를 통해 초당 약 1000만 복셀(voxel)의 3D 프린팅 속도 달성이 가능해 그래픽용 2D 잉크젯 프린터 속도에 도달했다고 전해졌다.

빈센트 한 교수는 “결국 3D 프린터는 한 페이지로서의 단면뿐만 아니라 두 꺼운 입체를 인쇄하는데 사용되어야 한다"며 “레이저 빔 출력 대비 보다 많 은 광점을 생성하려면 더 민감한 액상 감광성 수지가 필요하기 때문에 화 학분야와도 더 많은 공조가 필요할 것이다”라고 말해 ‘카를스루에공과대학’ (KIT) 연구진이 이 분야 연구개발을 지속할 것임을 시사했다. 

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유제린 기자
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