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칼스루에공대, 서브마이크로미터 정확성 갖춘 3D프린팅 기술 개발센티미터 크기 물체를 이전보다 훨씬 빠른 속도로 인쇄
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승인 2020.03.09  21:43:57
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▲ 칼스루에 공대 연쿠팀이 개발한 시스템으로 인쇄한 메타 물질은 마이크로미터 크기의 복잡한 3 차원격자 구조로 구성된다.(사진=싸이테크데일리)

'서브마이크로미터'의 정확도로 이전보다 빠르게 인쇄할 수 있는 3D 기술이 개발됐다.

'싸이테크데일리'에 따르면 독일 칼스루에 공과대학(KIT:Karlsruhe Institute of Technology) 연구팀은 최근 서브마이크로미터의 정확도로 센티미터 크기 물체를 이전보다 빠른 속도로 인쇄하는 시스템을 개발했다. 연구팀은 이번 연구 성과를 세계적인 재료공학 분야 학술지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼스(Advanced Functional Materials)’에 게재했다.

KIT 연구팀은 속도뿐만 아니라 구조의 신뢰성도 입증하기 위해 서브마이크로미터의 디테일을 가진 60입방 밀리미터 크기인 격자구조를 인쇄했다. 여기에는 2D픽셀을 3D화 시킨 것이라 볼 수 있는 복셀(Voxel)이 3천억 개 이상 들어갔다. 이번 3D 프린팅 기술은 레이저 빔이 컴퓨터 제어 방식으로 액상 포토레지스트를 통과하고, 레이저의 초점에 있는 재료만 노출되면서 경화된다.

출판물의 첫 번째 저자인 ‘빈센트 한(Vincent Hahn)’은 "이 초점은 잉크젯 프린터의 노즐에 해당된다. 3차원으로 작동한다는 것이 유일한 차이점일 뿐이다"라고 설명했다. 그는 또 이와 같은 방식이 광학 및 광자학은 물론 재료과학·생명공학·안전공학 등 다양한 응용분야에 사용될 매우 정밀한 구조를 만들 수 있다고 말했다.

단일 레이저 광선은 지금껏 대부분 초당 수십만 개의 복셀을 생산했다. 이는 2D 잉크젯 프린터보다 100배 정도 느린 것으로 더 빠른 속도를 요구하는 어플리케이션 실행에 걸림돌이 된다.

또한, KIT연구팀은 호주 브리즈번에 있는 퀸즐랜드 공과대학(Queensland University of Technology)의 연구팀과 함께 최근 또 다른 새로운 시스템을 개발했다. 이 시스템은 특수 광학을 사용, 레이저 빔이 9개의 빔으로 나누는 기술이다. 이렇게 나뉜 빔들은 모두 병렬로 사용될 수 있으며 향상된 전자제어로 이전보다 정확하고 빠르게 이동한다. 이 기술뿐 아니라 이밖에 다른 기술도 개선돼 연구진은 초당 약 1천만 복셀로 3D프린팅 할 수 있게 됐다. 이는 2D 잉크젯식 프린터기 속도와 일치한다. KIT연구팀은 앞으로도 이 분야에 대한 연구를 계속해 나갈 계획이다.

조상협  robot3@irobotnews.com
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