바인더 제팅 (Binder Jetting)
쉽게 풀면
바인더 제팅은 얇게 깔린 분말 위에 프린터 잉크를 뿌리듯 접착제를 원하는 단면 모양대로 분사해 분말 입자들을 붙이는 과정을 한 층씩 반복하는 기술입니다. 한 층이 끝나면 새 분말을 다시 얇게 깔고 그 위에 또 접착제를 뿌려 다음 층을 붙이는 식으로 쌓아 올려 3차원 형상을 완성합니다. 완성된 성형체는 접착제로만 뭉쳐진 약한 상태이므로, 이후 열처리로 접착제를 태워 없애고 소결하여 단단한 부품으로 만듭니다.
왜 중요한가
레이저나 열원 없이 상온에서 성형이 가능해 복잡한 내부 구조나 대형 부품을 다품종 소량으로 빠르게 제작할 수 있어, 세라믹과 금속 적층제조 분야에서 주목받는 공법입니다. 몰드 없이 자유로운 형상 설계가 가능하다는 점 때문에 맞춤형 세라믹 부품, 주조용 몰드, 다공성 구조체 연구에서 활용됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
바인더 제팅으로 알루미나 부품을 성형한 뒤 탈지와 고온 소결을 거쳐 완성했다는 뜻으로, 바인더 제팅 후 후속 열처리 공정이 필수적임을 보여줍니다.
층 두께와 바인더 포화도를 최적화해 바인더 제팅 시편의 기공률을 줄였다는 내용으로, 공정 변수가 최종 밀도에 미치는 영향을 다루고 있습니다.
조금 더 깊게 보면
바인더 제팅으로 만든 직후의 성형체(그린 파트)는 기공이 많고 강도가 낮아, 소결 과정에서 상당한 수축이 일어나는 것이 일반적입니다. 이 때문에 최종 치수를 예측하기 위한 수축 보정 설계와, 균일한 소결 밀도를 얻기 위한 분말 입도 및 충전율 제어가 중요한 연구 주제로 다루어집니다. 바인더 제팅은 분말층을 얇게 깔아놓은 뒤 잉크젯 프린트 헤드로 액상 결합제를 원하는 단면 형상에만 선택적으로 분사해 분말 입자를 국소적으로 접착시키고, 이를 층별로 반복해 삼차원 그린바디를 쌓아 올리는 적층제조 방식입니다. 성형 중 별도의 열원이 필요 없어 열변형이나 잔류응력이 거의 발생하지 않는 것이 다른 금속 적층제조 방식과의 큰 차이입니다.
주의할 점
다른 적층제조 기법에 비해 성형 직후 강도가 낮고 소결 수축이 크게 나타날 수 있어, 정밀도가 요구되는 부품은 후처리 공정 설계가 특히 중요합니다. 결합제만으로 접착된 그린바디는 밀도와 강도가 낮아 취급이 까다로우며, 최종 치밀화를 위해서는 별도의 소결 공정이 반드시 뒤따라야 해 소결 수축에 의한 치수 변화를 미리 보정해 설계해야 합니다.