MJF 3D 프린팅 기반 PA12 소재의 건축적 활용을 위한 기계적 특성 실험에 관한 연구

Abstract

3D 프린팅 기술은 4차 산업 혁명의 도래와 함께 다양한 산업 분야에서 주목받고 있다. 특히 정밀한 부품을 제작하는 기계, 항공 등의 산업에서 그 활용 사례가 증가하고 있으며 건축 산업 역시 3D 프린팅 기술을 활용한 사례가 늘어나고 있는 추세이다. 다양한 3D 프린팅 출력 방식 중에서도 FDM(Fused Deposition Modeling) 출력 방식은 출력물 규모 제약이 상대적으로 적고 사용 재료 선택의 폭이 넓어 가장 많은 응용 사례를 도출해왔다. 하지만 단층 간 출력 시간차에 의한 콜드 조인트(Cold Joint) 발생, 낮은 형상 자유도 등의 단점으로 그 활용 범위에 한계가 있다. 이로 인하여 형상 자유도가 높고 출력물의 품질이 상대적으로 높은 PBF(Powder Bed Fusion) 출력 방식이 주목받고 있는데, 특히 비정형 건축 외장 파사드, 비정형 구조물 등의 분야에서 3D 프린팅 기술의 활용이 각광받으며 연구가 더욱 활발해지고 있다. 현재 다양한 3D 프린팅용 소재가 개발 및 활용되고 있지만 3D 프린팅 제조는 사출 및 성형과 같은 기존 제조 방법과 비교하였을 때 제품의 기계적 특성이 달라질 가능성이 있다는 문제점이 있다. 본 논문은 폴리머를 주재료로 사용하는 MJF 출력방식을 다루며 3D 프린팅용 플라스틱 소재 중 널리 활용되고 있는 PA12 소재로 출력물 제작 시 출력 방향이 제품의 기계적 특성에 미치는 영향을 검증하고 소재에 대한 이해를 확장시켜 건축 부자재 및 구조재로서의 활용 등의 실무적인 활용에 대한 기초 자료를 제공한다. 실험은 출력 방향의 영향을 확인하기 위해 0°, 30°, 45°, 60°, 90° 방향의 제품을 출력하였으며 인장 강도 실험을 통하여 인장 강도, 항복 강도, 연신율을 비교하였다.