기존 3D 프린팅은 한 번에 하나의 재료만 사용할 수 있었다. 3D 프린팅은 원재료의 손실을 복잡한 형상의 제품을 간단히 출력할 수 있도록 하는 장점으로 주목받았지만, 한 번에 하나의 재료만을 사용할 수 있는 제약은 3D 프린팅의 확산에 장애물로 작용했다. 미국 워싱턴주립대Washington State University에서 한 번의 프로세스로 두 가지 재료로 된 구조물을 3D 프린팅하는 기술을 개발했다. 이 기술을 사용하면, 3 프린팅을 활용한 제조가 더 빠르고 간편하게 될 수 있으며, 여러 부품을 갖춘 복잡한 형상의 제품 제조를 더욱 용이하게 할 수 있다.
워싱턴주립대 기계·재료공학부 Amit Bandyopadhyay 교수 연구진이 개발한 기술은 레이저 기반의 3D 프린터를 사용하여 두 가지 재료를 하나의 프린팅 프로세스로 결합하는 것이다. 실증 시연에서 연구진은 금속-세라믹 구조와 자성-비자성 바이메탈 튜브를 프린팅했다.
더 많은 제조 공정에 3D 프린팅 활용
한 번에 둘 이상의 재료를 사용할 수 있게 되면, 3D 프린팅 공정에서 더 많은 사용자 지정 옵션이 가능하게 된다. 또 다중 재료 3D 프린팅은 다중 재료 제품을 만드는 데 필요한 접착제 또는 조인트 연결 없이도 강력한 결합을 유지한다.
연구진에 따르면, 다중 재료 3D 프린팅은 부식, 혹은 열 전도와 같은 특성을 더 잘 제어할 수 있다. 예를 들어 니켈-크롬 합금인 Inconel 718은 고온에 견디는 능력이 뛰어나 액체 연료 로켓 및 비행기 엔진용 판금 부품에 사용된다. Inconel 718에 구리를 첨가하면 250% 더 빨리 냉각 될 수 있어 비행기 엔진의 수명과 연료 효율을 향상시킬 수 있는데, 다중 재료 3D 프린팅으로 이를 간단하게 만들어 낼 수 있다.
Amit Bandyopadhyay 교수는 “단일 시스템으로 단일 프로세스에서의 다중 재료 3D 프린팅은 더 많은 분야에 3D 프린팅이 활용될 수 있도록 할 것”이라며 “전통적으로 3D 프린팅을 적용할 수 없었던 분야에서 3D 프린팅의 이점을 활용할 수 있음은 물론 더 대담한 상상력과 창의력을 발휘할 수 있게 하는 데 기여할 것”이라고 강조했다.
