일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2022.3.18

미국 벤처기업이 CFRP 대응 3D프린터 출시
강도는 알루미늄 합금의 2배

미국 마크포지드(Markforged)의 일본 법인 마크포지드 재팬(도쿄)은 알루미늄 합금 이상의 강도를 가진 탄소섬유강화수지(CFRP) 제품을 조형할 수 있는 3D프린터 신모델 ‘FX20’을 ‘제33회 일본 모노즈쿠리 월드’(2022년 3월 16~18일, 토쿄 빅사이트)에서 발표했다.

새로운 모델은 이 회사 CFRP대응 3D프린터의 최상위 기종으로 최대 조형사이즈를 키우고 조형속도를 높였다. 이와 함께, 난연성과 내열성 등이 뛰어난 슈퍼엔지니어링 플라스틱인 폴리에스테르 이미드(PEI) 계열 재료인 ULTEM9085를 사용해 조형할 수 있도록 함으로써, 비행기 인테리어 부품 등 항공 분야로 이용의 폭을 넓혔다.

마크포지드의 CFRP 대응 3D프린터는 긴 탄소섬유(이하, 장섬유)를 연속으로 제품 안에 짜 넣고, 그 주위에 모재 수지를 인쇄해 나가는 제조 방법인 것이 특징이다. 장섬유를 사용하기 때문에 조형물(이하 조형품)의 강도가 높다. 반면, 기존 CFRP 대응 3D프린터는 모재인 수지에 짧은 탄소섬유(이하 단섬유)를 섞은 재료(필라멘트)를 사용해 조형품을 제조했다. 단섬유를 사용하기 때문에 조형품의 강도는 장섬유를 사용한 것보다도 낮다.

새로운 모델은 ULTEM9085를 모재로 사용한 장섬유 CFRP로 만든 제품을 조형할 수 있어 그 굽힘 강도는 540 MPa로 높다. 반면, 모재인 폴리아미드(PA)에 초프드 파이버를 섞은 이 회사의 단섬유 CFRP ‘오닉스(Onyx)’를 사용한 조형품은 굽힘 강도가 71MPa에 불가하다. 새로운 모델로 조형한 장섬유 CFRP제의 제품은 6000계 알루미늄 합금의 굽힘 강도인 276MPa보다 2배 정도 높다. 그 때문에 “금속 대체 재료로서도 이용할 수 있다”(마크포지드 재팬 일본 통괄책임자 판 씨). 실제로 이 회사의 조사에 따르면, 고객의 72%가 3D프린터로 만든 CFRP 조형품을 금속 부품의 대체 용도에 사용하고 있다. 공장에서의 검사용의 고정 치구나 산업용 로봇핸드 부분 등을 제작하고 있다고 한다.

현재, 마크포지드의 CFRP 대응 3D프린터는 전 세계에 대략 1만개소의 시설에 이미 설치가 끝난 상태이며, “향후 5년동안 10만 시설에 설치하는 것을 목표로 한다”(판 씨). 새로운 모델의 가격은 5,000만엔 이하로 낮출 계획이라고 한다.

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