▲ KETI가 개발한 SW를 바탕으로 서포트 최적화가 이뤄지면 금속 출력물의 열쏠림 현상이 완화될 수 있다.

국내 연구진이 금속 3D프린팅 공정에서 발생하는 열 축적과 변형 현상을 사전 분석 후 서포트를 배치해 부품 품질을 향상시키는 소프트웨어(SW)를 개발했다.

한국전자기술연구원(KETI·원장 김영삼)은 지능융합SW연구센터 신화선 책임연구원이 금속 3D프린팅 제조 품질을 개선하는 금속 3D프린팅 적층해석 기반 서포트 생성 SW 개발에 성공했다고 20일 밝혔다.

금속 3D프린팅은 금속 분말을 평평하게 깔고 고온 레이저를 선택적으로 쏘아가며 녹이거나 응고시켜 원하는 제품을 만들어 내는데, 이 과정에서 발생한 열을 원활하게 배출하는 기술이 제품의 품질을 좌우한다.

이에 적층하는 과정에서 발생하는 열 축적과 변형 현상을 실 출력 전에 분석하는 가상 시뮬레이션 기술인 적층해석이 널리 사용되고 있다. 또한 3D모델 출력시 재료별 열 배출이나 형상 변형을 방지해 주는 지지대 역할을 하는 서포트를 효율적으로 배치하는 SW의 역할도 커지고 있다.

▲ 신화선 KEIT 책임연구원

이번에 신화선 책임은 금속 3D모델 적층 과정에서 열에너지의 쏠림 현상을 방지함과 동시에 에너지가 효율적으로 배출되도록 서포트 구조물을 생성하는 SW를 개발했다. 신 책임은 SW 엔진을 통해 금속 3D프린팅 설계기술과 제조 품질을 향상할 수 있고 관련 기술의 해외 의존도를 낮출 수 있을 것으로 기대했다.

금속 3D프린팅 기술은 금속 부품 제조 비용과 시간을 절감해 주기 때문에 제조 산업 전반에 확산 중이지만 숙련된 전문 인력이 드물다는 한계가 있었다. 또한 그간 미국, 유럽 등 해외 선진국 SW 의존도가 높은 상황에서 이번 기술 개발로 제조 공정에 3D프린팅 적용 확대 및 SW 수입 대체 효과가 기대되고 있다.

김영삼 KETI 원장은 “KETI가 개발한 서포트 생성 엔진 기술은 앞으로 자동차·조선·우주 발사체 등 다양한 금속 3D프린팅 제조 분야에서 활용될 것으로 기대된다”며 “국내 제조 산업 내 중소·중견기업이 금속 3D프린팅 기술을 바탕으로 제품 설계와 제조 경쟁력을 지속해서 확보할 수 있도록 최선을 다하겠다”라고 밝혔다.

한편, SW 엔진의 핵심 기술은 지난 2019년부터 과학기술정보통신부가 지원하는 ‘발전·조선용 금속부품 제조 시뮬레이션을 위한 PBF(Powder Bed Fusion) 방식 3D프린팅 적층해석 SW 기술 개발’ 과제를 통해 개발됐다.