초록 ▼

최종목표
- 인장강도 400MPa급 (3D 프린팅 시험편 기준), 고 Mg 함유(7wt.% 이상) Al 합금 및 분말 제조기술 개발과 공정을 최적화

개발내용 및 결과
◦고품위 Mg 7wt.%이상 Al 합금 제조공정 최적화 및 분말제조
- AlMg7(1차년도)과 AlMg10(2차년도) 기지 합금에 Sc, Zn, Zr을 첨가하여 새로운 합금을 설계하고 모합금 제조시 용탕산화반응을 억제함으로써 (용존산소량 제어) 건전한 고Mg 함량 알루미늄 합금을 제조하였고 각각의 합금들의 미세구조와 유동성 특성을 확보함.

최종목표
- 인장강도 400MPa급 (3D 프린팅 시험편 기준), 고 Mg 함유(7wt.% 이상) Al 합금 및 분말 제조기술 개발과 공정을 최적화

개발내용 및 결과
◦고품위 Mg 7wt.%이상 Al 합금 제조공정 최적화 및 분말제조
- AlMg7(1차년도)과 AlMg10(2차년도) 기지 합금에 Sc, Zn, Zr을 첨가하여 새로운 합금을 설계하고 모합금 제조시 용탕산화반응을 억제함으로써 (용존산소량 제어) 건전한 고Mg 함량 알루미늄 합금을 제조하였고 각각의 합금들의 미세구조와 유동성 특성을 확보함.
◦3D 프린팅 공정 최적화 및 특성 분석
- 레이져출력, scan speed 및 feeding rate를 변경하여 각 합금별 건전한 시험편을 얻음.
- 적층가공품은 성분분석(ICP), 기공율 측정, 결정립 크기(EBSD), 밀도측정, 기계적 특성(인장시험) 및 내부식(염수분무) 시험평가함.
◦후처리 공정 개발
- 적층제조 후 합금별 T5 열처리를 실시하여 경도의 변화를 관찰하여 최적의 기계적 특성 조건을 도출함. 모든 합금에서 2차년도 인장강도 목표를 만족하였고, 가장 강도가 높은 합금은 AlMg10-0.2Sc-0.5Zr임. (인장강도 434 MPa, 연신율 11.5 %)
◦표면처리 공정 개발
- 3D 프린팅 적층제조품에 탈지-수세-중화-수세-아노다이징-수세
-건조의 공정을 통해 표면에 산화층을 형성하였음. 30분 동안 아노다이징 처리한 샘플에서 코팅층 두께와 표면부 경도치를 만족하였고, 가장 최적의 합금은 AlMg10-0.2Sc-0.5Zr임. (코팅층 두께 81㎛, 경도 382HV)

기술개발배경
◦최근 금속분말을 이용한 3D 프린팅 제조 기술이 크게 발전하고 있으나 주로 해상도, 열원, 적층속도등과 같은 장치개발이 주를 이뤄지고 있으며 3D 프린팅의 주원료인 금속분말은 장치 제조사가 일부 제조하여 함께 공급하여 원료의 다양성이 떨어지고 제조 단가가 고가이기 때문에 다양한 부품의 적용이 어려움.
◦따라서, 다양한 합금들을 개발하여 적용처를 확보하고 원가 절감을 위해 합금의 잉곳 생산부터 분말제조까지 대량생산 체계를 구축하여 3D 프린팅용 금속 분말 시장을 선도하고자 함.

핵심기술개발의 의의
◦본 과제를 통해 개발한 Al합금들은 모두 새로운 조성이며 Mg을 7wt.% 이상 첨가하여 건실한 주조 잉곳을 생산할 수 있는 기술은 주관기관이 이미 특허를 보유한 기술로 제조(합금화기술) 난이도가 높고 기술보호 수준이 높음.
◦대형 잉곳생산, 대량 분말제조, 3D 프린팅 최적 조건 도출, 3D 프린팅 성형물의 후열처리 및 표면처리까지의 전 과정 모두 순수 국내 제조사 및 국내 기술을 통해 목표 달성함.

적용분야
◦형상이 복잡하고 다수의 제조공정을 요구하며 경량화가 필요한 산업분야 ex) 자동차, 항공, 기차등과 같은 수송기기

(출처 : 요약 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약(초록) ... 3
• 연구개발사업 주요 연구 성과 ... 8
• 목차 ... 12
• 제 1 장 서론 ... 13
• 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 13
• 제 2 절 국내·외 관련 기술의 현황 ... 15
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적·경제적 파급효과 ... 16
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 17
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 17
• 제 2 절 개발 내용 및 개발 범위 ... 20
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 26
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 26
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 26
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 28
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 99
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 100
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 계획 ... 101
• 1. 기술개발 관련 시장 현황 ... 101
• 2. 사업화 계획 및 마케팅 전략 ... 102
• 3. 사업화에 따른 수익성 자체분석 결과 ... 102
• 끝페이지 ... 103