신흥 3D 프린팅 소재: 최근 발전 종합 리뷰

3D 프린팅은 소재 과학과 인증 표준의 지속적 개선에 힘입어 급속히 발전하고 있습니다. 센볼 데이터베이스에 따르면 적층 제조(AM) 소재 카탈로그는 2019년 약 1,700개에서 2020년 2,245개로 30% 증가했습니다.

의료 및 치과 애플리케이션

의료 분야에서 3D 프린팅은 정형외과 임플란트, 수술 기구, 치과 기기 생산에 이미 필수적입니다. 코로나19 팬데믹은 검체 면봉, 안면 보호대, 필수 장비 신속 제작으로 채택을 가속화했습니다.

소재 혁신은 이런 수요에 직접 대응합니다. 에보닉은 최근 ASTM F2026을 만족하는 최초의 PEEK 기반 필라멘트를 출시해 3D 프린팅 정형외과 및 악안면 임플란트를 가능하게 했습니다. 한편 스페인 안달텍 연구센터는 FDM 프린터용 항균·진통 필라멘트 폴리M3D를 개발해 맞춤형 임플란트와 보철물을 타겟합니다.

폴란드 제조사 스펙트럼 필라멘츠는 USP 인증 ABS 과립에서 파생된 ABS 메디칼을 출시했습니다. ISO 10993-1과 EU 식품 접촉 규정 10/2011을 충족해 식품 접촉 승인과 재활 보조기, 경량 의치에 적합합니다.

치과에서는 완전 의치, 얼라이너, 브리지 프린팅 추세가 생체적합성, 장기 소재에 달려 있습니다. 3D 시스템즈 넥스트덴트 덴처 3D+가 2019년 FDA 510(k) 승인을 받아 기존 의치 베이스와 동등한 기계적 특성을 가집니다. 래피드 셰이프와 보코 협업으로 V-프린트 치과용 레진 패밀리가, 사렘코 덴탈 AG가 세라믹 복원물과 비교 가능한 기계적 성능으로 크라운, 인레이, 온레이, 베니어 프린팅 가능한 새 광중합 레진을 출시했습니다.

광범위한 임상 채택은 개인화된 고성능 의료·치과 제품을 가능케 하는 생체적합성, 내구성, 인증 소재의 지속적 가용성에 달려 있습니다.

고온 소재

고온에서 작동하는 애플리케이션이 내열 AM 소재 수요를 이끕니다. 로보즈와 사빅이 협업해 비정질 열가소성 폴리이미드 필라멘트 EXTEM AMHH811F를 생산했습니다. 열변형 온도 230°C, 유리전이 온도 247°C로 3D 프린팅 가능 소재 중 최고 기록입니다. 우수한 난연성, 내화학성, 고온 기계적 강도 유지도 특징입니다.

에센셈의 고속 압출(HSE) 플랫폼에 고온 나일론이 포함되어 항공우주, 반도체, 오일&가스용 지그, 고정구, 기계 부품에 적합합니다.

금속 AM용 알루미늄 합금

알루미늄은 경량성과 강한 성능으로 향후 10년간 가장 빠르게 성장하는 금속 AM 부문으로 예상됩니다. 오를리콘, 린데, 뮌헨 공대(TUM) 간 170만 유로 파트너십이 적층 제조 전용 신규 고강도 알루미늄 합금 개발 중입니다. 팀은 고온에서 합금 원소 증발 손실과 미세 균열 형성 같은 과제에 맞서 항공우주와 자동차용 견고한 경량 부품 제공을 목표로 합니다.

엔지니어링 기업 EDAG의 커스토맷_3D 프로젝트가 자동차 양산용 충돌 안전 알루미늄 합금을 도입했습니다. 이 합금은 더 높은 인장 강도와 파단 신율로 휠 캐리어와 고강성 휠 박스 요소 같은 중요 부품에서 최대 30% 중량 감소를 가능케 합니다.

벨로3D가 분말 베드 퓨전(PBF) 시스템용 아노다이징 가능 합금 알루미늄 F357을 출시해 항공우주와 자동차 분야에서 주목받습니다. 옵토멕의 LENS 기술은 이제 직접 에너지 증착(DED)용 알루미늄 합금을 제공해 높은 증착률, 우수한 표면 마감, 약 99.9% 밀도를 달성합니다.

인증 및 특성화 노력

소재 인증은 산업 채택에 필수적이며 AM 부품의 일관성과 신뢰성을 보장합니다. UL의 안전 중요 폴리머 최근 연구가 난연 ABS와 PEI 필라멘트 평가를 위한 프레임워크 개발에 기여했습니다. 결과는 3D 프린팅용 폴리머 인증을 위한 기초 가이드라인을 제공합니다.

일관된 소재 품질은 원료의 엄격한 특성화에서 시작합니다. 글로벌 인증 리더 엘리먼트가 전용 AM 분말 특성화 시설을 공개했습니다. 화학 조성 분석, 체 분석, 입자 크기 분포, 유속 테스트 등을 수행해 분말이 진품이고 순수하며 균일함을 보장합니다.

진화하는 3D 프린팅 소재 환경

새 소재, 파트너십, 표준 설정 활동의 일일 발표는 AM 부문의 역동성을 보여줍니다. 혁신이 가속화됨에 따라 사용 가능한 소재 범위가 넓어져 산업 전반에 새로운 애플리케이션과 시장을 열 것입니다.

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