초록 ▼

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
○ 자동차 투명부품 제작용 90% 투과도 소재를 포함하는 3종이상의 레진소재 개발 및 다중 광학엔진을 사용한 코어-쉘(Core-shell) 고속적층 광중합형 3D 프린터장비 개발 과 관련 응용기술 개발
① 소재 개발: 자동차 칵핏 모듈의 투명부품 제작을 위한 고강도, 고투명성을 위한 투과도 90% 이상 및 다중 컬러(RGB) 3종 이상의 소재 개발
② 장비개발: 고속적층 (10~30 mm/h)이 가능한 중대형(500x560x500 mm) 광중합형 3D 프린터 장비 개발
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3. 개발결과 요약
□ 최종목표
○ 자동차 투명부품 제작용 90% 투과도 소재를 포함하는 3종이상의 레진소재 개발 및 다중 광학엔진을 사용한 코어-쉘(Core-shell) 고속적층 광중합형 3D 프린터장비 개발 과 관련 응용기술 개발
① 소재 개발: 자동차 칵핏 모듈의 투명부품 제작을 위한 고강도, 고투명성을 위한 투과도 90% 이상 및 다중 컬러(RGB) 3종 이상의 소재 개발
② 장비개발: 고속적층 (10~30 mm/h)이 가능한 중대형(500x560x500 mm) 광중합형 3D 프린터 장비 개발
③ 공학엔진 개발: 코어-쉘(Core-shell) 공정 가능한 다중 광학엔진 개발
④ 응용기술개발: 3D 프린터 응용 자동차 칵핏 모듈의 투명 부품 등 3종 개발
연차별 연구 개발 목표
- 1차년도 목표 : 개발장비 시스템 설계 및 DLP용 레진 개발과 소재의 자동차 타깃부품의 평가방법 개발
- 2차년도 목표 : 투과도 85% 레진 개발 및 다중 광학엔진의 3D프린터 시제품 제작과 타깃 투명부품 3종 설계 및 신뢰성 평가방법 개발
- 3차년도 목표 : 투과도 90%와 RGB Color 레진 개발 및 고속적층 (10~30 mm/h)이 가능한 중대형(500x560x500 mm) 광중합형 3D 프린터 장비 개발. 응용 실 차량부품 개발 및 평가

□ 개발내용 및 결과
• 3D프린팅용 고투명성 광경화 레진 개발
투과도 90%이상의 3D프린팅용 광경성 레진 개발을 위하여 광경화성 개시제의 함량을 1.5%로 낮추고 인장강도 65MPa 이상의 물성을 위해 폴리에스테르계아클릴레이트와 에폭시계 아클릴레이트 올리고머을 사용하여였으며 가교성을 높이기 위해 네오펜틸글리콜계의 모노머와 점도 500cps 이하를 맞추면서 강도를 유지하기 위하여 단관능 모노머인 CTFA와 CHIA 사용하여 정량적목표를 달성하였음.
• R·G·B 3종의 Color 광경화 레진 개발
투명 레진을 베이스로 하여 R·G·B 안료를 밀베이스로 분산하여 분산성이 우수한 레진을 개발하여 검증 완료
• 개발 재료를 이용하여 3D프린팅장비로 출력평가
물성 측정을 하기 위해 시편을 385nm 3D프린터를 이용하여 제작하였음. 시간, 광세기등의 최적의 출력 파라미터 값을 획득하여 출력 조건 값을 설정하였음.
• 시제품 제작
개발된 재료를 이용하여 자동차칵핏모듈 5종의 시제품을 제작하여 평가 검증 하였으며 이를 위해 표면처리 및 코팅방법을 연구하였고 검증 하였음
• 고속적층이 가능한 중대형 광중합형 3D 프린터 장비 개발
SLA 레이저와 DLP 광학계를 이용한 듀얼모드의 500x560x500 mm를 설계부터 제작완료하고 시스템 안정화 검증까지 하였음
10~30 mm/h 고속적층을 하기 위해 빔 Size를 80~700㎛ 가변하여 시스템 안정화 까지 검증하였음
• 개발 장비의 시스템 검증
사용자 편의성을 위해 슬라이서 S/W를 개발하여 레이저. 리코더 작동 검증과 장비 소음을 특정하여 검증함
• 자동차 실 부품 제작 및 평가
안개등, k5클러스터, 투싼 IX 콘솔램프 등의 시제품을 개발된 재료와 장비로 실부품을 제작하여 폴리싱 및 표면코팅하여 최종부픔을 평가하였음
성능평가를 위해 조립을 통해 내진동성 및 내환경성 평가를 통해 검증하였고 신뢰성 평가를 위해 내충격성 평가를 진행하여 만족한 결과를 얻었음
• 사업화 추진
3D프린팅 및 자동차 부품 기업을 상대로 설문조사를 하여 사업화 전략을 수립하고 제품 카탈로그 제작 및 생산 시스템 확보를 진행하고 있음

□ 기술개발 배경
• 자동차 부품 산업에 있어 투명 소재는 디자인성, 시인성, 빛의 투과성 및 확산성을 목적으로 칵핏 모듈 내장재, 메타 클러스터 및 램프류의 다양한 부품에 확대 적용되고 있음
• 현재 산업적 요구에 따라 다양한 디자인의 테스트(다품종 소량생산)가 요구되며, 자동차 칵핏모듈의 투명부품 제작을 위한 고기능의 광경화성 소재 개발의 필요성이 대두됨
• 또한 이러한 부품들을 빠르게 인쇄할 수 있는 중/대형 광중합형 프린터 개발이 절실함
• 현재 다양한 재질과 다양한 3D 프린팅으로 제작이 가능하나 대형 투명 부품의 경우 제작할 수 있는 재질과 장비가 마땅치 않아 자동차 칵핏 모듈에 적용된 계기판 및 센터페시아 그리고 실내등 커버 및 자동차의 램프류 등의 투명 부품을 제작하고 표현할 수 있는 3D 프린팅 응용기술을 개발 필요
• 본 기술에서는 자동차 투명부품 제작용 90% 투과도 소재를 포함하는 3종이상의 레진소재 개발 및 다중 광학엔진을 사용한 코어-쉘(Core-shell) 고속적층 광중합형 3D 프린터장비 개발과 관련 응용기술 개발을 주 목적으로함

□ 핵심개발 기술의 의의
• 기존의 몰드방식으로 제작할 경우 기계적물성 구현이 가능하지만 3D프린팅 적층방식에서는 기존 방식보다는 강도와 투과도 물성이 떨어짐. 3D프린팅 방식에 최적화된 재료를 개발하여 시작품 및 시제품 제작에 사용될 수 있으며 다품종 소량 생산에 적용이 가능하다는 장점을 가지고 있음. 향 후 다품종 대량 생산에도 적용이 가능함.
• 고속적층이 가능한 중대형 광중합형 3D프린터 장비기술은 기존에 적층방식으로 목업 또는 시제품 제작에 가능한 단계에서 생산에 적용할 수 있는 기술로 대형부품 제작이 가능하며 DLP와 SLA의 융복합 기술로 생산속도와 품질면에서 우수하여 향 후 양산화 공정에 적용할 수 있는 핵심개발 기술임
• 본 과제는 자동차 칵핏 모듈의 투명 부품의 대형 평판 디스플레이뿐만 아니라 모바일 디스플레이 및 반도체 기술에 적용 가능한 PCB/FPCB 기판의 미세 패터닝을 위한 미세 선폭및 피치의 LSO 광학계와 핵심 제어 기술 요소들을 3년 이내에 개발함으로써 현재 전량 수입에 의존하고 있는 LDI 장비의 국산화를 이루고 이를 통해 수입대체 및 국내외 노광장치 시장에 진출하고자 함

□ 적용 분야
• 3D프린팅 기술은 제조산업의 핵심 기술로 특히 자동차, 의료 등에 폭넓게 적용하기 위해 전세계적으로 개발 중에 있으며 본 과제를 통해 개발 된 광경화형 3D프린팅 기술은 미래형 전기자동차 및 수소자동차 분야에 폭넓게 활용되고 적용 가능함

(출처 : 최종보고서 초록 8p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 최종보고서 초록 ... 6
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 14
• 목차 ... 19
• 제 1 장 서론 ... 20
• 제 1 절 과제의 개요 ... 20
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 23
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 23
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 23
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 24
• 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 41
• 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 42
• 제 3 장 결과 ... 43
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 43
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 43
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 49
• 3. 유형 및 무형 개발 성과 ... 145
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 146
• 제 3 절 고용 창출 효과 ... 149
• 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 151
• 제 5 절 안전관리 이행 현황 ... 155
• 제 4 장 사업화 계획 ... 157
• 제 1 절 시장 현황 및 전망 ... 157
• 제 2 절 사업화 계획 ... 160
• 제 3 절 향후 추가 기술 개발 계획(개발기술 응용 등) ... 170
• 끝페이지 ... 173