화학저널 2020.10.19

AGC, 미국 아레보 최신 프린터 도입 … 용도 개척에 제조시간 단축
AGC가 차세대 소재 개발과 용도 개척을 위해 3D 프린터를 활용하고 있다.
AGC는 출자 대상인 미국 벤처기업이 개발한 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)를 조형할 수 있는 3D 프린터를 2019년 말 도입했고 복합소재 개발속도 향상에 주력하고 있다.
전략 사업으로 설정한 모빌리티 분야에서 부품 경량화와 고강도화를 위해 CFRP 채용이 본격화되고 있어 CFRP 활용에 총력을 기울이고 있다.
CFRTP(Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic) 물성을 향상시킬 수 있는 불소 기술과 조합하는 방안도 모색하고 있다.
이밖에 신규사업 창출에 도움이 될 것으로 기대하고 3D 프린터로 조형을 신속하게 개발해 샘플로 공급하는 등 마케팅 분야에서 활용할 수 있는 방법에 대해서도 다양하게 검토하고 있다.
연구개발(R&D)을 담당하고 있는 요코하마(Yokohama) 소재 AGC 요코하마 테크니컬센터는 아레보(Arevo)의 3D 프린터인 아쿠아(Aqua)를 설치했다.
AGC는 CFRP 조형을 고속화하고 코스트를 저감할 수 있는 기술을 개발하기 위해 2년 전 아레보에게 출자했으며 가격이 1억엔 이상에 달하는 아쿠아 설비를 일본기업 가운데 처음으로 도입했다.
아쿠아는 요코하마 테크니컬센터의 첨단기반연구소에서 운영하고 있다.
대형 받침대와 로봇 팔 등을 탑재하고 있으며 폭이 가로세로 1미터 이상, 높이는 60cm 정도까지 조형할 수 있는 것으로 알려졌다.
연속으로 탄소섬유를 레이저 용착하는 제조공법이 특징이다.
일반적인 CFRP 3D 프린터는 열원에 히터를 사용하며 가열온도가 최고 섭씨 270-280도 정도여서 융점에 따라 매트릭스 수지 종류와 그레이드가 제한되는 단점이 있는 반면, 아쿠아는 가열온도가 높은 레이저를 사용해 융점이 300도 중반을 상회하는 PEEK(Polyether Ether Ketone) 등 슈퍼 EP(엔지니어링 플래스틱)도 사용할 수 있는 것으로 알려졌다.
AGC는 CFRTP 매트릭스 수지에 불소수지를 첨가해 물성을 높이는 기술을 보유하고 있다.
하이엔드 분야에서 요구되는 PEEK의 내굴곡성 개선이 가능하며 이미 불소수지를 독자적으로 컴파운드해 유연성을 향상시킨 PEEK를 공급하고 있다.
아쿠아는 불소 기술의 용도를 확장하기 위해 필요하다는 판단 아래 도입했다.
일반 3D 프린터는 X와 Y로 구성된 2개 축으로 조형을 겹치면서 3차원화하는 방식이기 때문에 CFRP의 강도가 약해지는 문제가 있으나 아쿠아를 활용해 연속 탄소섬유로 조형하면 6개 축으로 만들고 Z축에서도 강도를 부여할 수 있어 최종 조형물의 강도가 탄소섬유 본래의 강도에 가까운 수준으로 뛰어나고 설계자유도가 높은 것으로 알려졌다.
아레보는 보유 특허 가운데 40%가 소프트웨어 관련일 만큼 소프트웨어 분야에서 강점을 갖추고 있다.
그동안 기술 숙련자가 담당했던 설계를 AI(인공지능)로 최적화시키고 프린트까지 일관적으로 관리할 수 있는 소프트웨어도 갖추고 있으며 제조부터 후처리까지 실시하는 로보틱스 기술까지 융합하고 있다.
이산화탄소(CO2) 저감에 도움이 되는 자동차와 항공기 경량화 외에 우주용 로켓의 내열방호 소재와 인공위성 외장소재, 모빌리티 영역의 CFRTP를 통해서도 과제 해결에 주력할 방침이다.
제조시간 단축에 총력을 기울이면서 5년 후 사업화를 목표로 하고 있으며, 3D 프린터 활용범위를 CFRTP 외에 소재 관련 노하우를 갖추고 있는 세라믹이나 유리를 대상으로도 넓혀나갈 방침이다.
현재 요코하마 테크니컬센터는 아쿠아를 포함해 총 7대의 3D 프린터를 가동하고 있다.
세라믹은 그룹기업이 개발한 3D 프린터용 주형소재의 용도 개척을 위해 이미 시험 제조를 시작한 것으로 알려졌다.
본래의 고온용융 금속을 정밀하게 주조하는 목적 외에도 도예가의 생산성을 향상시키는 목적이나 예술가의 의견을 반영해 예술작품용 소재를 제조하는 테스트 등을 진행하고 있다. (K)
<화학저널 2020년 10월 19일>
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