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세라믹 3D 프린팅(DLP/SLA 방식)
* 세라믹 광경화 (DLP/SLA) 3D프린팅
. 광경화성 세라믹 슬러리에 UV 광원을 이용한 DLP(Digital Light Processing) 또는 기술로 고해상도 패턴을 면 단위로 동시에 조사하여 빠르고 정밀하게 적층하는 방식입니다.
. SLA 방식은 DLP 대신 산업용 레이저를 이용하여 점 단위로 조사하며, 이는 면단위로 조사하는 DLP 방식에 비해 속도는 떨어지지만 대형 면적 출력이 가능합니다
. 출력 후에는 세척(Cleaning) 공정을 통해 유기 잔량 바인더를 제거하고, 고온 소결로에서 탈지(Debinding) & 소결(Sintering)을 통해 고밀도 세라믹 부품으로 완성합니다.
. 절삭, 금형·사출 공정에서 구현이 어려운 난성형성 구조, 미세 유로 구조, 경량 내부 구조 등이 가능하고, 가공 중 세라믹 고유 특성(취성)에 의한 파손을 최소화합니다.
구분 | 쓰리디컨트롤즈 (TD6+) | 쓰리디세람 (C3601 Ultimate) | |||
열원 및 구조 | . 405 nm UV 기반 FHD DLP(Digital Light Processing) 광조형 시스템 . 120 x 68 x 45 mm (그린바디) . 25~100㎛(L/H), 72㎛(Pixcel), ±30~50㎛(Repeatability) . Top-Down 광 조사 , 듀얼 블레이드 방식 | . 405nm/300 mW 4 UV Lasers 기반 세라믹 적층제조 시스템 . 600 x 600 x 300 mm (그린바디) . 25~125㎛(L/H) , ~ 60μm(Laser spot diameter), 0.025~0.125mm(Z axis movement) . Top-Down 광 조사 | |||
설명 | . 국산 기술: 국내 환경에 최적화된 유지보수와 공정 제어 제공 . 출력→Cleaning→Debinding&Sintering→Polishing 연계 전공정 시스템 . 지르코니아, 알루미나 등 산화물계 고기능성 세라믹 | . 외산 장비 . 출력→Cleaning→Debinding→Sintering 전공정 시스템 . 지르코니아, 알루미나 및 비산화물계열 고기능성 세라믹 | |||
예시 | · 메디컬/덴탈: 치과 보철물, 임플란트 부품, 바이오 세라믹 부품 . 반도체: 절연 부품, 챔버 부품, 노즐 및 정전척 관련 부품 · 산업 부품: 내열 지그, 절연 구조체, 정밀 세라믹 부품 · 연구개발: 대학 및 연구소 소재 테스트 및 시제품 제작 | · 메디컬: 맞춤형 임플란트 및 의료용 세라믹 부품 · 항공우주: 경량 구조체, 위성용 세라믹 부품 · 산업 일반: 펌프, 밸브, 내마모 세라믹 부품 · 방산: 고내열 및 절연 세라믹 구조체 | |||
| 사용 가능 장비 군 | 바로가기 | 바로가기 | |||
사용 가능 재료 군 |
* 주요 특성
. 장점
- 우수한 내열·내식성: 금속 대비 고온, 플라즈마, 화학 환경에서 안정성이 뛰어나 반도체·항공우주·에너지 분야에 적합합니다.
- 전기 절연 및 비자성 특성: 전기 절연성과 비자성 특성을 동시에 가져 반도체 장비 및 전자부품에 유리합니다.
- 자유로운 복합 형상 구현: 내부 유로, 격자 구조(Lattice), 경량 구조 등 기존 세라믹 가공으로 어려웠던 형상을 구현할 수 있습니다.
- 금형 없는 맞춤 생산: 금형 없이 디지털 데이터 기반으로 제작 가능하여 다품종 소량생산과 맞춤형 의료 부품 제작에 적합합니다.
- 고순도 세라믹 적용 가능: 지르코니아, 알루미나 등 고순도 기능성 세라믹을 활용하여 고부가가치 산업 대응이 가능합니다.
. 단점
- 소결 수축 관리 필요: 출력 후 탈지 및 소결 과정에서 수축이 발생하므로 정밀한 공정 제어와 보정 기술이 요구됩니다.
- 취성(Brittleness): 금속 대비 충격에 약하며, 설계 시 응력 집중 및 파손 위험을 고려해야 합니다.
- 후공정 시간 소요: Debinding 및 Sintering 공정 시간이 길어 전체 제조 리드타임이 증가할 수 있습니다.
- 소재 및 공정 난이도: 슬러리 점도, 광경화 조건, 소결 프로파일 등 복합적인 공정 최적화가 필요합니다.
- 장비 및 공정 의존성: 동일 소재라도 장비 구조와 소결 조건에 따라 품질 편차가 발생할 수 있습니다.
- 대형 부품 한계: 대형 구조물은 소결 변형 및 균열 가능성이 증가하여 설계·공정 최적화가 중요합니다.
. 재료
- 산화물 계열
. Zirconia (ZrO₂): 높은 강도와 인성, 생체 적합성을 가져 치과, 의료 및 정밀 산업 부품에 널리 사용됩니다.
. Alumina (Al₂O₃): 우수한 전기 절연성과 내마모성을 가지며 반도체·전자 산업 부품에 적합합니다.
. Silica (SiO₂): 낮은 열팽창률과 우수한 내열·내화학 특성을 가지며, 반도체 공정용 부품, 정밀 유체 제어 부품, 광학 및 고순도 산업 분야에 활용됩니다.
. Hydroxyapatite (HA): 인체 뼈와 유사한 생체 친화성을 가져 바이오 및 의료용 임플란트 소재로 사용됩니다.
- 비산화물 계열
. Silicon Nitride (Si₃N₄): 높은 강도와 열충격 저항성을 바탕으로 베어링, 항공우주 및 고속 회전 부품에 활용됩니다.
. Aluminum Nitride (AlN): 높은 열전도성과 전기 절연성을 동시에 가져 전자 패키지 및 방열 부품에 적합합니다.
. Silicon Carbide (SiC): 고경도, 우수한 열전도성, 내마모성 및 내화학성, 반도체 공정 부품, 열교환 부품, 방산 및 항공우주용 고내열 구조체 등 고온·고부하 환경에 적합
. Tungsten Carbide (WC): 매우 높은 경도와 내마모성을 가지는 초경소재, 절삭 공구, 밀링 인서트, 금형 및 고하중 산업 부품에 널리 사용.
* 대표 장비군
