UPDATE : 2018-09-13 12:55 (목)
MIT, 3D 프린팅 속도 10배 개선
MIT, 3D 프린팅 속도 10배 개선
  • 오현식 기자
  • 승인 2018.01.30 08:56
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

고강도 노즐·스크류 메커니즘 강화

MITMassachusetts Institute of Technology의 연구진이 현재 상용 제품보다 최대 10배 빠른 성능을 제공하는 데스크탑 3D 프린터를 개발했다. 3D 프린팅의 난제인 속도 문제를 해결하여 대중화를 앞당길 수 있는 단초로 기대된다.

 
현재 레고 블록 한 개를 데스크톱 3D 프린터로 인쇄하는 데에는 약 1시간 가량이 소요되지만, MIT 연구진이 개발한 3D 프린터는 이를 몇 분만에 완료할 수 있다. 핵심은 소형 프린트의 헤드 부분으로, 고강도 노즐과 폴리머 재료를 공급하는 스크류 메커니즘을 개선하여 재료를 더 빠르게 가열하고, 더 빠르게 노즐로 흘러가도록 함으로써 프린팅 속도를 획기적으로 끌어올린 것이다.

연구진은 상용 데스크톱 3D 프린터의 경우, 인쇄 속도는 평균 20cm3에 불과한데, 이러한 느린 속도의 원인이 핀치 휠pinch-wheel 메커니즘에 있다고 분석했다. 핀치 휠 메커니즘은 프린트의 헤드에 있는 두 개의 작은 바퀴가 회전하여 재료를 공급하는 방식으로, 낮은 속도에서는 원활히 작동하지만, 성능을 향상시키기 위해 더 많은 힘을 가하게 되면 휠이 재로에 대한 그립력을 잃는 단점이 존재한다. 이에 따라 프린팅의 속도를 향상시키는 일은 어려웠다.

연구진은 핀치 휠 디자인을 헤드 내에서 회전하는 나사 메커니즘으로 대체했다. 나사를 돌려 재료와 더 많은 접촉면을 발생, 그립력이 유지되도록 함으로써 높은 힘과 속도로 노즐에 재료가 공급될 수 있게 개선한 것이다. 또 노즐을 통과하기 이전에 필라멘트를 가열하고 녹이는 레이저를 추가했다. 이는 노즐 벽을 가열하는 기존의 방식보다 재료가 더 빠르고 완전하게 용해되도록 하여 공급 속도를 끌어올리기 위함이다. 레이저는 재료에 전달되는 열량을 정교하게 제어할 수 있는 이점도 있다.

마지막으로 두 개의 모터로 구동되는 H형 프레임으로 프린트 헤드를 고정하는 모션 스테이지에 연결시켜 고속 갠트리 메커니즘을 구현했다. 여러 위치와 평면 사이를 빠르게 움직일 수 있도록 하여 개선된 재료의 공급량에 맞춰 움직임이 구현되도록 한 것이다.

존 하트 MIT 기계공학 부교수는 “3D 프린팅의 시간을 단축시킨다는 것은 이 시장을 확산시키는 기폭제”라며 “프로토 타입의 부품을 더 빠르게 얻을 수 있게 되면, 시제품 테스트를 더 빠르게 수행할 수 있다. 기계 장치를 수리하는 데 창고에서 해당 부품을 가져오는 시간보다 더 빠르게 맞춤 부품의 3D 프린팅이 가능하게 되면 수리팀의 차량에 3D 프린터를 설치하는 사례가 더 증가할 것”이라고 기대했다.


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.