과학기술정보통신부(장관 유영민)·산업통상자원부(장관 성윤모)가 협력사업으로 추진 중인 ‘나노융합2020사업(단장 박종구)’의 지원을 받아 중소기업 캐리마(대표 이병극)가 국내 최초로 ‘데스크톱형 세라믹 3D 프린터’를 상용화하는 데 성공했다

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미국 세라믹 소재 기업과 100만불 규모의 수출계약을 체결하였으며 지속적인 소재 및 장비 개발을 통해 수출 규모가 더욱 커질 것으로 예상하고 있다(나노융합2020사업: 2012년말~현재까지 진행 중인 양부처 협력 사업).

기존 광중합 3D 프린팅 방식은 광경화성 고분자 수지에 한정되었기 때문에 세라믹 혹은 금속 등의 분말을 첨가하여 기능성을 부여하려는 시도를 해왔으나 낮은 분산성과 높은 점도로 조형이 되지 않는 문제가 있었다. 캐리마는 나노융합2020사업의 지원을 받아 고점도 세라믹 특수 소재에 최적화된 광중합 3D 프린터를 독자 개발하여 상용화하였을 뿐 아니라 미국과 유럽 등 해외로 수출까지 성공시켰다.

캐리마가 출시한 ‘데스크톱형 세라믹 3D 프린터’는 데스크톱 크기이면서 세라믹 소재를 취급할 수 있는 3D 프린터로 해외 경쟁 제품 대비 세라믹 출력물의 품질이 우수하고 제품의 가격경쟁력이 월등히 높다.

캐리마의 ‘데스크톱형 세라믹 3D 프린터’에서 사용 가능한 세라믹 소재로는 결정성 실리카, 알루미나, 질화알루미늄, 히드록시 아파타이트(HAP), 인산칼슘(TCP) 등이 있으며 이 세라믹 소재들은 사용 용도에 따라 ‘세라믹 모델’과 ‘세라믹 몰딩’ 등 2종으로 구분된다.

세라믹 모델 소재는 405 ㎚ UV 파장의 광중합 3D 프린터에 적합한 UV 경화 세라믹 모델 수지이다. 25 ㎛ 두께 단위로 출력(3D 적층)하면 세밀한 디자인이 필요한 고해상도의 출력물을 제작할 수 있다. 수지를 제거하고 소결한 출력물은 일반 유약 혹은 페인트를 사용하는 데 문제가 없으므로 부품 제조, 미술, 엔지니어링, 건축, 디자인 등에 적용할 수 있다. 또한 세라믹 몰딩 소재는 금속 주조에 필요한 모래 거푸집과 같은 세라믹 주형을 만드는 데 사용된다.

캐리마는 ‘데스크톱형 세라믹 3D 프린터’ 전용인 다양한 3D 모델링 데이터를 프린트할 수 있도록 지원하는 슬라이싱 프로그램을 제공한다. 이 프로그램은 전문지식이 없는 일반인이나 기업이 복잡한 3D 모델링 데이터를 쉽게 출력할 수 있게 최적의 조건과 빠른 속도를 제공하도록 디자인되었다(슬라이싱, slicing: 3D 모델링의 단면을 적층 두께 단위로 이미지화 하는 과정 또는 공정).

캐리마가 상용화한 ‘데스크톱형 세라믹 3D 프린터’는 소재부품 산업에서 예비 부품, 세라믹 필터 등에 활용할 수 있으며, 바이오 생명과학 분야에서 심층적인 연구개발을 가능케 하는 전문적인 장비로도 사용될 것으로 예상된다. 이밖에 다양한 분야에 적용이 가능하여 향후 응용제품의 범위가 확대될 전망이다.