녹이지 않고 3D프린팅…초고강도 알루미늄 부품 나왔다

녹이지 않고 3D 프린터로 뽑아내는 초고강도·고연성 알루미늄 부품 제조 기술이 개발됐다.

중국 상하이교통대학교 연구팀은 '나사 압출-가소화 마찰 교반 증착'(SEFSD)이라는 새로운 고체 상태 3D 프린팅 공정을 개발했다고 12일(현지시간) 국제학술지 '차이나 웰딩'(China Welding)에 발표했다.

5xxx 계열 알루미늄-마그네슘 합금은 밀도가 낮고 강도가 높으며 부식에 강해 항공우주, 자동차, 조선 산업에서 널리 쓰인다.

하지만 기존의 용융 방식 3D 프린팅으로 이 합금 부품을 만들면 금속이 녹고 굳는 과정에서 균열이나 기공 같은 결함이 생겨 부품 성능이 크게 저하되는 문제가 있었다.

연구팀이 개발한 SEFSD 공정은 금속을 녹이지 않고 고체 상태에서 가공하는 것이 특징이다. 특수 설계된 나사 형태의 도구로 알루미늄 분말 재료를 마찰열과 강한 압력으로 압출해 20층 높이의 벽을 쌓는 데 성공했다.

연구팀 제1 저자인 리청 쑨은 "금속을 고체 상태로 유지하며 마찰열과 소성 변형을 이용해 용융 단계를 완전히 건너뛴다"며 "이를 통해 결함 발생을 억제하고 균일하고 미세한 입자 구조를 만들어 강도와 연성을 모두 높일 수 있다"고 설명했다.

또한 이 기술은 분말 형태의 재료를 사용하기 때문에 연속적인 공급이 가능하고, 합금 성분을 쉽게 조절할 수 있어 기존의 와이어나 막대 형태 재료를 쓰던 고체 프린팅 방식의 한계를 극복했다.