바인더 제팅 (Binder Jetting)

한 줄 정의: 분말 베드 위에 액체 바인더를 잉크젯 프린터 헤드로 선택적으로 분사해 층층이 접합시켜 3차원 형상을 제조하는 적층제조(3D 프린팅) 기술입니다.

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

"Alumina parts were fabricated by binder jetting followed by debinding and sintering at elevated temperature."

바인더 제팅으로 알루미나 부품을 성형한 뒤 탈지와 고온 소결을 거쳐 완성했다는 뜻으로, 바인더 제팅 후 후속 열처리 공정이 필수적임을 보여줍니다.

"The layer thickness and binder saturation level were optimized to reduce porosity in binder-jetted specimens."

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.

주의할 점

다른 적층제조 기법에 비해 성형 직후 강도가 낮고 소결 수축이 크게 나타날 수 있어, 정밀도가 요구되는 부품은 후처리 공정 설계가 특히 중요합니다.