소재/부품/장비 2022년 3D 프린팅용 세라믹 분말 현황분석

[ 목 차 ]

1. 개요

2. 산업 및 시장 분석

3. 기술 개발 동향

4. 특허 동향

5. 요소기술 도출

6. 전략제품 기술로드맵

1. 개요 가. 정의 및 필요성 (1) 정의  디지털 디자인 데이터를 이용, 소재를 적층(積層)하여 3차원 물체를 제조하는 프로세스를 의미하는 3D 프린팅에 사용되는 분말 형태의 소재 ▪ 3D 프린팅을 위한 세라믹은 일반적으로 분말 형태의 원료가 이용되는데 이때 최종산물의 물성 제어를 위해 분말 입자의 조건 및 슬러리 상태 등의 전처리 단계가 중요 - 또한, 소결을 포함한 후처리 공정에서 발생하는 부피 수축과 내부구조 변화 등 다양한 조건이 사전에 자세히 고려되어야 하며 이를 위한 세라믹 소재 맞춤형 전·후처리 공정개발이 필수적 ▪ 3D 프린팅 소재는 폴리머, 금속, 세라믹, 그리고. 복합소재로 구분할 수 있으며 적층 기구와 방식에 따라서 다양한 형태로 적용 ▪ 세라믹 소재는 산화물, 질화물, 탄화물 등을 분말, 슬러리, 판재 (테이프) 형태로 사용됨  적층 제조(Additive Manufacturing)로 표준화되고 있는 3D 프린팅 기술에서 2차원 패턴의 소재를 적층 가공해 3차원 제품을 제조하는 기술의 원 소재로 세라믹 소재 중심 ▪ 세라믹(Ceramics)은 ‘불에 구워 만든 흙’이란 어원을 가지고 있으며, 보통은 ‘비금속 무기물에 열을 가하여 만든 제품’을 통칭 - 도자기, 유리, 시멘트, 내화물, 타일 등을 아우르는 전통 세라믹과 고순도로 정제된 광물 및 합성원료로 기존 소재의 한계를 뛰어넘는 첨단세라믹으로 크게 나뉘며, 광·전자세라믹, 구조 세라믹, 에너지·환경 세라믹 및 바이오 세라믹 등이 이에 속함 (2) 필요성  세라믹은 타 소재에 비해 3D 프린팅된 3차원 구조체가 최종 제품이 아니며 통상적으로 3차원 조형 후 탈지와 소결이라는 후처리 공정을 거쳐 최종 제품의 크기와 기계적 물성 등 최종 제품의 신뢰성 확보 및 세라믹 원료 소재의 면밀한 전처리 공정 필요 ▪ 일반적인 세라믹 제조공정은 분말 형상의 세라믹을 바인더 등과 혼합하여 원하는 형상으로 성형한 후 탈지 및 소결 공정을 통한 치밀화 과정을 거침 - 이때 원료 분말의 선택과 탈지 및 소결 조건은 최종 제품의 물성에 크게 영향을 미치므로 면밀한 제어가 매우 중요함 ▪ 소결 후의 세라믹은 경질성과 취성으로 인하여 복잡·다양한 형상 가공에 제약이 많으므로 세라믹 제품의 형상 제어는 소결 전 혹은 가소결단계에서 다양한 성형법과 가공 기술에 의하여 이루어짐 - 많은 경우 특정 모양의 성형틀 (금형)을 필요로 하므로 공정 단계가 길어지고, 금형 제작법의 한계에 따른 복잡한 3차원 형상 구현과 제어에는 극명한 한계가 있음