최근 3D프린팅 분야에서 흥미로운 개발들이 이어지고 있는 가운데 중국의 약진이 돋보인다.

'3D프린트닷컴'에 따르면 최근 중국은 아키텍처에서부터 우주 여행, 의료, 환경 보호의 영역에 이르기까지 매우 빠른 속도로 신기술과 신공법을 선보이며 존재감을 과시하고 있다. 특히 이 가운데 금속 3D 프린팅 기술 분야에서는 주도권을 확보했다는 것이 3D프린트닷컴의 분석이다. 최근 화중과기대학 연구팀이 금속 3D 프린팅의 새로운 방법을 개발해 이 같은 분석에 힘을 실었다.

이번에 화중과기대가 개발한 신기술은 ‘지능형 마이크로 주조 및 단조(intelligent micro casting and forging)’라고 불리는 것으로 전통적인 금속 주조 및 단조 기술을 3D 프린팅 기술과 결합해 더 강하고 더 유연하고 더 안정적인 부품을 만들어준다. 3D프린팅 연구팀을 이끌고 있는 '장 하이오우(Zhang Haiou)' 교수는 “이 방법은 기공, 균열, 부괴는 물론 중력과 급속 가열과 냉각에 따른 용융 물질의 붕해 혹은 적하 등의 일반적인 문제를 제거한다”고 강조했다.

최근 3D 프린터와 CNC 기계와의 결합 등 하이브리드 기술이 여러 가지 개발되었지만 3D 컴퓨팅에서 주조와 단조 작업이 통합된 것은 처음이라는 것이 연구팀의 설명이다. 지능형 마이크로 주조 및 단조 기술로 생성된 부품은 신뢰성이 높고 내구성이 좋은 것으로 평가되고 있다.

이 기술은 주조 및 단조에서 대부분의 금속 3D 프린팅 기술에서 사용된 가루보다 90% 더 저렴한 메탈와이어를 사용한다. 연구팀은 SLM(선택적 레이저 용융법) 방식의 3D 프린팅보다 효율성이 80% 더 뛰어나며 0.02mm의 표면 거칠기에 5.5x4.2x1.5미터 크기의 부품을 만들어낼 수 있다고 설명한다.

▲ 금속 프린터로 출력한 항공기 엔진 부품

이 기법을 이용한 프린터는 이미 중국의 스텔스 제트 전투기에 사용되는 소위 티타늄 관절이라는 부품을 만드는데 사용되고 있다. 개발팀은 이 기술이 얇은 벽 형태의 부품을 만드는데도 이용 가능해 일반 제조분야에서부터 자동차, 의료, 항공 우주산업에도 적용할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 중국은 2025년을 목표로 첨단 녹색 기술에 기반한 제조업 혁신 전략인 ‘메이드인차이나 2025 이니셔티브’를 내세우고 있는데 연구팀은 이번 기술이 이 전략에 아주 잘 맞는 접근이라고 강조했다.