AI와 빛으로 강화된 3D 프린팅, 단일 재료로 다기능 구조물 경제적 생산 가능

한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 김미소 교수팀이 광경화 3D프린팅의 내구성 약점 문제를 해결하는 혁신 기술을 개발했다. 기존 광경화 3D프린팅은 정밀하고 빠르지만 충격에 약해 강도가 낮다는 한계가 있었다. 연구팀은 동적 결합을 가진 폴리우레탄아크릴레이트(PUA) 재료를 개발해 충격과 진동 흡수 능력을 크게 향상시켰고, 회색조 DLP 기술을 적용해 하나의 수지로 다양한 강도를 구현할 수 있도록 했다. 이 기술은 뼈와 연골이 서로 다른 역할을 하는 인간 체계를 모방해 구조 내 특정 부위에 맞춰 강도를 조절한다. 더불어 AI 알고리즘이 구조와 하중 조건을 분석해 최적의 강도 분포를 자동 제안함으로써 재료 개발과 구조 설계를 유기적으로 연결했다. 기존에는 다중 재료 프린팅이 필요했던 복잡한 공정을 단일 재료와 단일 공정으로 대체해 생산 비용과 시간을 크게 절감했다. 김미소 교수는 "이 기술은 재료 특성과 구조 설계의 자유도를 동시에 확대하며, 환자 맞춤형 의료 임플란트와 정밀 기계 부품의 내구성과 경제성을 동시에 향상시킬 것"이라고 설명했다. 향후 의료, 항공우주, 로봇 등 다양한 산업 분야에 적용될 전망이다.