3D프린팅용 금속 분말 제조비용이 대폭 낮아졌다. 분말 굵기 조절로 다양한 금속 제품 양산도 가능할 전망이다.
에드호텍(대표 정은)은 회전식 초음파기술을 이용해 금속 3D 프린터용 알루미늄 합금 분말과 마그네슘 합금 분말을 제조하는 데 성공했다고 13일 밝혔다.
회전식 초음파 분무공정은 용융 금속을 초음파가 발생되는 표면에 떨어트리는 방식이다. 초음파가 녹아있는 금속을 작은 액적들로 분무시키고 이를 냉각·응고시켜 금속 분말을 제조한다.
지금까지는 가스분무공정(GA)과 원심분무공정(CA)을 주로 이용했다.
가스분무공정은 용융 금속을 불활성가스를 이용해 분말로 만든다. 가스비용이 분말 제조원가에 차지하는 비중이 크고 큰 분말에 작은 분말이 달라붙는다.
원심분무공정은 고속으로 회전하는 디스크 중앙에 융융 금속을 떨어뜨려 분말화한다. 원심력으로 용융 금속이 비산하면서 응고되는 방식이다. 디스크 회전 속도에 따라 입자 굵기가 달라지기 때문에 값비싼 기기가 필요하고 분말 비산속도가 빨라 설비 규모도 커진다.
반면 회전식 초음파 분무공정은 별도 가스 구입비용이나 대규모 설비가 필요 없다. 제조단가를 20%이상 낮출 수 있다. 제조된 분말 비산정도가 적어 원심분무공정에 비해 설비 크기가 작고 제작비용도 저렴하다.
정은 에드호텍 대표는 “3D 프린팅 기술은 빅데이터와 로봇, 인공지능과 더불어 제4차 산업혁명의 핵심”이라면서 “3D 프린팅용 주요 소재가 기존 폴리머 합성수지에서 최근 복합 재료와 금속분말 등으로 확대 되면서 여러 산업분야에 적용되고 있다”고 설명했다.
회전식 초음파 분무공정으로 제조 가능한 분말은 알루미늄 합금 분말인 알루미늄-규소(Al-Si)계와 '알루미늄-규소-마그네슘(Al-Si-Mg)', 마스네슘 합금인 '마그네슘-알루미늄-아연(Mg-Al-Zn)'과 'AZ91D'다. 초음파 세기에 따라 분말 굵기를 조절할 수 있다. 분말 입도 분포가 좁아 3D프린팅 공법인 분말소결(PBF)과 직접용착(DED) 공정에 적합하다.
산소 함유량이 0.01% 이하로 낮은 구형 분말 제조도 가능하다. 분말에 산소함량이 많으면 분말 형상이 동그랗지 않고 불규칙하다. 분말 표면에는 산화물이 형성돼 용도에 맞게 사용하기 어렵다고 회사 측은 설명했다.
개발사인 에드호텍는 정은 대표가 15년 전 대학교수로 재직하면서 창업했다. 솔더볼, 티타늄 분말, 폐 비철합금 자원 재생 등 상용화에 성공한 소재 기술만 30건에 달한다.
정 대표는 “분말제조와 응용 분야 경력만 40년이 넘는다”면서 “3D프린티용 소재 개발로 침체된 제조기업 경쟁력 강화에 기여할 것”이라고 밝혔다.
유창선 성장기업부 기자 yuda@etnews.com
