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세라믹 3D 프린팅에서 폴리머 바인더의 젯팅 특성 연구
백재호(J. H. Baek),배민아(M. A. Bae),김경호(K. H. Kim) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
3D 프린팅 기술은 적층가공(Additive Manufacturing)이라고도 하는데, 다양한 방법의 적층기술을 이용하여 세라믹(Ceramic), 금속(Metal), 폴리머(Polymer) 등의 소재를 쌓아 올려 3 차원의 입체물을 제조하는 것이다. 적층방법은 BJ(Binder Jetting), DED (Directed Energy Deposition), ME (Materials Extrusions) 등 여러 가지 유형이 있으며, 조형속도와 해상도를 고려하여 적용분야를 결정하게 된다. 3D 프린팅 기술 중 Binder Jetting (BJ) 방식은 Binder 를 잉크처럼 분사시켜 원하는 형상의 제품을 프린팅 하는 방법으로 상대적으로 빠른 조형이 가능하고 분말 형태의 다양한 재료를 사용할 수 있기에 적용 범위가 넓다. 이러한 장점들을 이용하여 세라믹 소재를 활용한 SCR 촉매를 제작하기 위하여 SCR 원료 Powder 와 폴리머 바인더와의 적합성을 검토하였다. 본 연구에서는 첨가제와 토출 용매를 이용해 폴리머 바인더의 장력와 점도특성을 조절하여 BJ 방식으로 프린팅 헤드에서 토출이 가능한 폴리머 바인더를 합성하였으며, SCR 촉매에서 사용하는 Methyl Cellulose 보다 Hydroxy 관능기가 부여된 Methyl Cellulose 를 이용하였다. 피에조(Piezo) 타입의 헤드(Head) 적용을 위해 점도 2-4 cp. 표면장력 30-50 mN/m 의 범위를 유지하여 분사(Jetting) 특성을 확인하였다. 또한 SCR 원료 Powder 와의 점결성을 확인하여, 적층여부와 강도를 확인하였다.