기존 3D 인쇄 금속 구조는 최소 100미크론으로 이뤄져 있었지만 캘리포니아공대 연구팀이 금속 구조를 40미크론으로 제작한 새로운 금속 성형 기술을 발표했다.
적층 조형이라고도 불리는 금속 3D 인쇄는 기존 주조나 잉크젯 성형 등 금속 성형 방법으로 제조할 수 없는 구조를 만들 수 있으며 종이 2장 두께에 해당하는 최소 100미크론 규모로 구조를 생성할 수 있다.
하지만 3D 금속 인쇄 공정에선 금속 열전도도가 높기 때문에 인쇄 가능한 스케일이 떨어진다고 한다. 따라서 연구팀은 금속을 직접 3D 인쇄하는 기존 방식과 달리 하이드로겔을 3D 인쇄하고 하이드로겔을 발판으로 이용하는 하이드로겔 주입 적층 조형 프로세스 HIAM(hydrogel infusion additive manufacturing process)을 개발해 2022년 10월 20일 발표했다.
물에 녹지 않는 성질을 가진 하이드로겔은 소프트 콘택트 렌즈 등에 사용되며 저출력 자외선을 조사하면 화학 반응에 의해 경화하는 특성을 갖고 있다. 이 과정을 반복해 원하는 미세한 모양을 형성할 수 있다. 그런 다음 하이드로겔에 물에 용해된 금속염을 주입하고 금속 이온을 하이드로겔에 침투시킨다. 이어 하이드로겔을 소각하면 전체 구조가 수축되고 금속 구조가 작아진다. 연구팀은 인간 머리카락 폭 절반 미만인 40미크론 규조로 금속을 인쇄할 수 있다고 보고했다.
HIAM은 또 공정 조정으로 다양한 금속을 처리할 수 있다고 한다. 연구팀은 구리와 니켈, 은 등 다양한 금속 합금으로 만들어진 3D 프린트 구조를 만들고 있다. HIAM에선 금속 성형은 자동차 산업, 항공 우주 산업, 생물 의학 장치에 기여할 가능성이 있다고 알려져 있다. 전문가는 전례 없는 정밀도로 기존 방법보다 훨씬 친환경적인 방법으로 금속 재료를 만들 수 있을 것이라고 밝히고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.