하루 100만개? 초고속 마이크로스케일 3D 프린팅 기술

3D 프린팅된 미세 입자에는 마이크로일렉트로닉스나 의약품 개발, 복잡한 부품 제조 등 다양한 용도가 있지만 정밀 제어와 수작업 공정이 필요해 지금까지 대량 생산이 어려웠다. 스탠퍼드대학 연구팀이 극도로 미세한 마이크로스케일 입자 제조를 자동화하고 하루 최대 100만 개를 출력할 수 있는 가공 기술을 발표했다.

연구팀은 2015년 CLIP(Continuous Liquid Interface Production)을 개발했다. 이 기술은 기존 방식처럼 층층이 수지를 굳히는 대신 산소 투과성 막인 창에서 UV광을 투사해 연속 경화시켜 3D 출력 시간을 크게 줄인다.

연구팀은 이번에 CLIP에 생산라인 방식을 결합한 r2rCLIP을 새로 개발했다. 이를 통해 수작업 없이 마이크로스케일 모델을 자동으로 3D 프린팅, 세척, 경화, 제거할 수 있게 되어 생산 속도가 크게 향상됐다.

이 접근법으로 복잡한 미세 디자인 소재를 대량 3D 출력할 수 있게 되어 생물의학, 첨단 재료 분야 등에 응용이 기대된다. 연구팀은 기존 입자 제조에서는 보여주지 못한 속도로 복잡한 형상을 미크론 스케일로 만들 수 있게 됐다고 밝혔다.

신형 3D 프린터는 최대 200마이크로미터까지 입자를 2마이크로미터 해상도로 조형할 수 있다. r2rCLIP 성능 실증을 위해 연구팀은 연구실 로고 등 다양한 형상 입자를 3D 출력했다. 기존 3D 프린팅 기술에선 입자 수작업 공정이 있어 시간과 노력이 많이 들었지만 r2rCLIP은 절차가 완전 자동화돼 하루 최대 100만 개 입자를 출력할 수 있다. 연구팀은 r2rCLIP이 지닌 높은 생산량으로 마이크로로봇 부품, 약물 전달체 등 다양한 입자를 대량 생산할 수 있을 것으로 내다봤다.

연구팀은 이미 마이크로일렉트로닉스 제조용 세라믹 경질 입자, 체내 약물 전달용 하이드로젤 연질 입자 3D 프린팅 실험에 착수했다. 연구팀은 이런 접근법은 전문가가 다양한 용도에 필수적이라고 보는 입자 생산량을 만족시키며 높은 해상도 출력을 얻을 수 있는 점에서 탁월하다고 밝히고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.