▲ 3D프린팅으로 만든 PAEK 브래킷 모형. FDM으로 만든 부품(左)과 SLS로 만든 부품

PEEK(폴리에테르에테르케톤) 폴리머 선도 빅트렉스가 강도 및 재활용률을 높인 3D프린팅용 PAEK(폴리아릴에테르케톤) 소재를 개발했다. 독일 EOS 장비에 적용돼 산업용 부품을 적층제조하는데 사용될 전망이다.

빅트렉스는 레이저소결(Laser sintering, SLS)용 고강도 PEAK 분말과 FDM용 PAEK 융합 필라멘트를 개발했다고 23일 밝혔다.

새롭게 개발된 SLS용 PEAK 분말은 소결되지 않은 분말의 재활용을 개선한 것이 특징이다. 현재 SLS용에 사용되는 PEAK 소재는 가공 및 사출성형 등 기존 제조방식에 맞게 설계됐기 때문에 3D프린팅 공정에서 사용되는 분말의 40%를 재활용하지 못했다.

이에 빅트렉스는 기존 소재와 유사한 기계적 특성을 지니면서 소결되지 않은 분말의 재활용률을 높이는 분말을 새롭게 개발했다. 또한 회사측은 재활용 된 분말로 만들어진 출력물의 기계적 특성의 손실이 관측되지 않았기 때문에 제조 후 회수되는 비소결 분말 모두를 재사용 할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

빅트렉스가 개발한 PEAK 융합 필라멘트는 Z축 강도를 높인 것이 특징이다. 필라멘트 융합에 사용되는 기존 PEEK 필라멘트는 층간 결합이 약해 Z축 손실을 유발하기도 했다.

이러한 빅트렉스의 연구개발 성과는 적층제조 혁신을 위한 지속적인 연구개발과 함께 빅트렉스가 주도하는 업계 및 연구기관과의 컨소시엄을 통한 협업의 결과다. 빅트렉스는 지난 2016년부터 영국 Innovate UK의 연구자금지원을 기반으로 산학연과 컨소시엄을 구축해 우주항공 응용분야 적층제조를 위한 폴리머 복합소재 개발을 추진 중이다.

컨소시엄에는 에어버스그룹이노베이션, EOS, 영국 엑시터대 적층제조연구센터(CALM), E3D-Online, HiETA테크놀리지, 사우스웨스트메탈피니싱(South West Metal Finishing), 3T-RPD 등이 있다.

빅트렉스가 새로 개발한 PAEK 분말은 EOS의 최근 선보인 산업용 플라스틱 부품 SLS 자동 적층제조플랫폼 ‘EOS P 500’에서 사용가능성을 평가하고 있다. 또한 PAEK 필라멘트는 E3D-Online이 개발한 수냉식 필라멘트 압출기를 장착한 FDM 3D프린터에 적용돼 상용화를 추진 중이다.

빅트레스는 이들 기술에 대한 자세한 사항을 영국 엑시터대학교(University of Exeter)의 적층제조연구센터(Centre for Additive Layer Manufacturing)에서 오는 9월 개최되는 컨퍼런스에서 발표할 예정이다.

빅트렉스 야곱 시구어슨(Jakob Sigurdsson) CEO는 “적층제조를 위한 차세대 빅트렉스 PAEK 소재는 항공우주 및 의료기기를 포함해 다양한 응용분야에 변화를 가져 올 수 있는 잠재력을 지녔다”며 “고기능 소재와 결합한 적층제조 공정이 컨셉에 머물러 있던 아이디어를 혁신 제품으로 만들어내는 과정을 지켜보며 혁신에 대한 잠재력을 확인하고 있다”고 덧붙였다.