와이어 아크 적층가공에 의한 금속의 3D 프린팅 기술-김영식

[사무국]

김 영 식

한국시니어과학기술인협회 재료‧소재분과 연구위원

한국해양대학교 기계소재공학부 명예교수

초록

  와이어 아크 적층 가공(Wire Arc Additive Manufacturing, 이하 WAAM ) 이란 기존의 와이어 아크 용접법에서 용접비드의 순차적인 적층을 통해 금속의 3D 프린팅을 수행하는 기술이다. 기존에 확립된 금속의 3D 프린팅 기술은 PBF(Powder Bed Fusion)법이나 DED(Direct Energy Deposition)법으로 금속 소재 분말을 레이저 열원 또는 전자빔으로 용융시켜 적층하는 방법이다. 따라서 고가의 분말과 고가의 장비를 사용해야 한다. 그에 비해 WAAM 법은 저렴한 아크 용접장치와 용접와이어를 이용하여 비교적 대형의 구조물을 빠르게 제조할 수 있는 기술이다. 그러므로 가격경쟁력과 생산성을 크게 향상하고 제품의 크기에 제한받지 않는 등 여러 가지 장점을 가지고 있어 최근 들어 혁신적인 3D 프린팅 기술로 급부상하고 있다. WAAM 기술은 현재 Ti 합금과 Ni 기초내열합금과 같이 고가이며 가공이 어려운 소재를 중심으로 항공우주 산업, 가스터빈 산업과 같은 고부가가치 산업 분야의 적용연구를 위한 연구 활동이 활발히 진행되고 있다. 더불어 스테인리스강과 알루미늄 합금 등의 소재에 대해서도 자동차산업이나 선박 해양 산업 분야의 적용 연구가 활발히 전개되고 있다. WAAM 기술이 신뢰성 있는 3D프링팅 기술로 확립되기 위해서는 WAAM 제품의 강도와 인성을 향상하고 용접비드의 적층 공정에서 발생하는 열 변형, 잔류응력, 균열, 융합불량, 기공과 같은 내부결함을 제어하는 기술이 필요하다. 이 논문에서는 WAAM 기술의 개요와 특징, WAAM 부의 기계적, 조직적 특성, 적용 분야에 관한 세계적 연구 동향과 금후의 전망에 대해 기술한다. 

키워드: WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing), 3D 프린팅, PBF(Powder Bed Fusion), DED(Direct Energy Deposition), Ti 합금, 항공우주산업, 열변형, 연구 동향

631-와이어 아크 적층가공에 의한 금속의 3D 프린팅 기술(김영식).pdf

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