초록 ▼

1. 연차목표
- 금속 파우더(SUS316L 등)를 이용한 PBF(Power Bed Fusion)방식의 3D 프린팅 장비개발 및 공정 기술 개발

2. 개발내용 및 결과
- 공정 환경을 고려한 고출력 시스템 제작
Ar, N2 가스 분위기, 열적 안정성 등 공정 환경을 고려한 고출력(200W) 레이저 및 고정밀 스케너(hurryScan 3 14)의 레이저 시스템 전체 설계 및 제작,고정밀 파우더 적층을 위한 고정밀 볼스크류 시스템 등의 적층 시스템 핵심 기술 개발 및 Bed 플레이트 표면 정밀도 평형성을 위

1. 연차목표
- 금속 파우더(SUS316L 등)를 이용한 PBF(Power Bed Fusion)방식의 3D 프린팅 장비개발 및 공정 기술 개발

2. 개발내용 및 결과
- 공정 환경을 고려한 고출력 시스템 제작
Ar, N2 가스 분위기, 열적 안정성 등 공정 환경을 고려한 고출력(200W) 레이저 및 고정밀 스케너(hurryScan 3 14)의 레이저 시스템 전체 설계 및 제작,고정밀 파우더 적층을 위한 고정밀 볼스크류 시스템 등의 적층 시스템 핵심 기술 개발 및 Bed 플레이트 표면 정밀도 평형성을 위한 5um 내 정도 유지 가공 정도 완성. 2 채널 가스 주입/배출을 위한 가스 공정 시스템 설계 및 제작

- 정량/정밀 파우더 공급/이송/평탄화를 위한 공급 시스템 설계/제작
정량/정밀 파우더 공급을 위한 Layer 층 마다의 형상 범위를 계산한 파우더 공급량 조절 기능한 알고리즘 개발 완료 특허 출원 준비 2차년도 장비 적용. 파우더 이송을 위한 다양한 블레이드 금속을 분석 최적 금속 선정. 이송 평단화를 위한 블레이드 & 롤러 Recoater를 제작 시험.

- 고정도/고속 장비을 위한 메인 프레임 설계 및 제작, 공정 시 환경 온도 및 가스 분위기 설정을 위한 챔버 설계 및 제작

- 레이저 및 스캔 시스템 핵심 기술 구현
Yb Fiber 레이저의 특성 파악 및 스케너의 최적 스피드 구현

- 워킹플레이트 온도 제어를 위한 히터 시스템 개발, 금속 공정 TEST시 금속 파우더 예열 및 열변형 감소을 위한 목적으로 개발 완료 하였으나 금속의 높은 멜팅 온도로 열변형에 대한 효과가 극히 미미, 멜팅 온도가 낮은 메탈 파우더에는 유리하나 현 시스템에서는 비효율적임

- 메탈 멜팅 후 Layer 층간 빌딩을 위한 공정 연구
레이저 파워, 스캔스피드, 해칭간격, 외각선 그리기(border), 인스캔(inskin), 업스캔(upskin), 스포터(support) 등의 공정 변수에 따른 SUS316L 파우더 용융실험공정 연구을 통한 1차 최적 조건으로 다양한 형상의 출력물 출력 성공

3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과)
기술적효과: 본 과제 기술은 고출력 레이저 빔의 크기가 변해도 제작되는 금속 제작물의 모든 부분에서 기본적인 Mechanical Property를 가지면서 기존 제작 방식에 비해 고속/고정밀 제작이 가능한 장점을 가지고 있어서 기술적 파급효과가 클 것으로 기대됨
또한, 동시에 개발 장비를 활용한 수 있는 금속 소재 시장의 형성에도 큰 영향을 미쳐,금속 소재 대량 생산 기술과의 시너지를 통해 향후 다야한 산업 분야의 첨단 고부가가치 제품 제조의 핵심 기술로 자리매김 할 것임. 현재의 많은 3D 프린팅 시스템 프로그램들이 프리웨어의 접목으로 인한 기능의 제한성 및 안정성이 필요로 하여 본 과제는 머터리얼라이즈사의 안정적인고 진취적인 획기적인 컨트롤러 시스템을 수용하여 시장경쟁에서 한발 앞선 기술을 가질 수 있어 경쟁 우위를 가질 것으로 기대됨
경제적효과: 본 과제에서 제안하는 기술은 순수 국내의 기존 원천기술을 바탕으로 한 응용기술 개발을 통한 사업화가 가능하기 때문에 국/내외 판매가 가능한 기술로써 경제적,산업적 측면에서의 파급효과가 클 것으로 기대됨
특히 과제 종료 시점인 2018년 약 90억원, 5년 뒤 2023년에는 약 450억원의 매출 발생이 기대되어 국내 시장 점유뿐만 아니라 수입 대체 효과가 매우 커 경제적/산업적 파급효과는 매우 클 것으로 기대되며, 이에 따른 고용 창출 기회도 매우 클 것으로 기대 됨.
다양하게 제작되는 3D 프린팅 시스템에 적용이 가능하므로 생산 장비의 활용이 폭넓어지며 고가의 금속 가공 프린팅 시스템의 국산화에 따른 가격의 절감을 통해 저가의 생산단가로 다양한 산업분야로의 적용을 앞당길 것으로 예상됨

4. 적용분야
- 의료. 산업, 항공, 자동차 등 산업 전반에 큰 파장을 일으킬 것으로 기대함. 스테인레스 스틸. 알루미늄, 머레이징강, 코발트 크롬, 티타늄 등의 광범위한 금속 및 합금의 프린팅이 가능하여 두개골, 무릎 슬개골, 치아 임플란트 , 척추 임플란트 등의 의료분야와 우주항공 분야, 자동차 분야, 쥬얼리 분야 등의 거의 모든 산업 분야의 적용이 가능함. 앞으로 생활 전반의 적용이 가능한 기술이므로 향후 더 큰 파급효과가 올 것으로 기대함.

( 출처: 연차보고서 초록 3p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 연차보고서 초록 ... 3
• Ⅰ. 당해년도 추진 현황 ... 9
• 1. 사업화 추진 일정 ... 9
• 2. 당해년도 추진 실적 ... 10
• Ⅱ. 과제 수행결과(1차년도) ... 11
• 1. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 전체를 기재 ... 11
• 2. 각 기관/기업별 추진 현황 ... 36
• 3. 시장 현황 및 사업화 추진 성과 ... 58
• Ⅲ. 결론 및 차년도 계획 ... 65
• 1. 2차년도 추진계획 ... 73
• 2. 마케팅 목표 ... 74
• Ⅳ. 사업비 사용현황 ... 75
• Ⅴ. 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 77
• Ⅵ. 기업 재무건전성 현황 ... 78
• 끝페이지 ... 79