▲ 캐리마가 나노융합2020사업을 통해 개발한 ‘데스크탑형 세라믹 3D 프린터’

DLP(광조형경화) 3D프린터 국산화 기업 ㈜캐리마(대표 이병극)가 국내 최초로 세라믹 재질의 부품을 적층제조할 수 있는 데스크탑형 DLP 3D프린터를 개발했다. 세라믹 3D프린팅은 세계적으로도 초기 단계인데다 캐리마의 장비가 미국에 수출되면서 기술력을 인정받게 돼 시장 선점이 기대되고 있다.

캐리마는 과학기술정보통신부(장관 유영민)·산업통상자원부(장관 성윤모)가 협력사업으로 추진 중인 ‘나노융합2020사업(단장 박종구)’의 지원을 받아 국내 최초로 ‘데스크탑형 세라믹 3D 프린터’를 상용화하는데 성공했다.

기존 광중합 3D프린팅 방식은 광경화성 고분자 수지에 한정됐기 때문에 세라믹 혹은 금속 등의 분말을 첨가하여 기능성을 부여하려는 시도를 해왔으나 낮은 분산성과 높은 점도로 조형이 되지 않는 문제가 있었다. 이에 캐리마는 나노융합2020사업의 지원을 받아 고점도 세라믹 특수 소재에 최적화된 DLP 3D프린터를 독자 개발하여 상용화했다.

캐리마의 ‘데스크탑형 세라믹 3D프린터’에서 사용 가능한 세라믹 소재로는 결정성 실리카, 알루미나, 질화알루미늄, 히드록시 아파타이트(HAP), 인산칼슘(TCP) 등이 있으며 이 세라믹 소재들은 사용 용도에 따라 ‘세라믹 모델’과 ‘세라믹 몰딩’ 등 2종으로 구분된다.

세라믹 모델 소재는 405㎚(나노미터) UV(자외선) 파장의 광중합 3D프린터에 적합한 UV 경화 세라믹 모델 수지이다. 25㎛(마이크로미터) 두께 단위로 출력하면 세밀한 디자인이 필요한 고해상도의 출력물을 제작할 수 있다. 수지를 제거하고 소결한 출력물은 일반 유약 혹은 페인트를 사용하는데 문제가 없으므로 부품 제조, 미술, 엔지니어링, 건축, 디자인 등에 적용할 수 있다. 또한 세라믹 몰딩 소재는 금속 주조에 필요한 모래 거푸집과 같은 세라믹 주형을 만드는데 사용된다.

이밖에도 전문지식이 없는 누구라도 복잡한 3D 모델링 데이터를 프린트할 수 있도록 지원하는 전용 슬라이싱 프로그램이 제공된다.

세라믹 3D 프린터는 데스크탑 크기이면서 세라믹 소재를 취급할 수 있는 3D프린터로 해외 경쟁 제품 대비 세라믹 출력물의 품질이 우수하고 제품의 가격경쟁력이 월등히 높다. 이러한 기술력을 인정받아 캐리마는 최근 미국 세라믹 소재 기업과 100만달러 규모의 수출계약을 체결했으며 지속적인 소재 및 장비 개발을 통해 수출 규모가 더욱 커질 것으로 예상하고 있다.

캐리마 관계자는 “세라믹 3D프린터는 예비 부품, 세라믹 필터 등에 활용할 수 있으며, 바이오 생명과학 분야에서 심층적인 연구개발을 가능케 하는 전문적인 장비로도 사용될 것으로 예상된다”라며 “이밖에 다양한 분야에 적용이 가능해 향후 응용제품의 범위가 확대될 전망”이라고 밝혔다.

▲ 캐리마 데스크탑형 3D프린터로 출력한 다양한 부품. 세라믹 모델과 세라믹 몰딩 출력이 가능하다.