MIT, 3D 프린팅 재료 최적화 기술 발표 "시간·비용 단축"

2021.10.19.
ⓒCIO Korea / 김달훈 | CIO KR

3D 프린터의 활용 범위가 갈수록 넓어지면서 용도에 맞는 프린팅 재료에 대한 수요도 빠르게 증가하고 있다. 새로운 적용 분야에 3D 프린팅 기술을 접목하려면, 먼저 사용 목적에 최적화된 프린팅 재료 개발이 선행되어야 한다. 3D 프린터로 인쇄(제작)하려는 대상이 필요로 하는 질감(toughness)이나 압축 강도(compression strength) 등 고려해야 할 요소가 적지 않다.

MIT 연구팀이 개발한 3D 프린팅 소재 최적화 기술은 그래서 주목할만하다. MIT 뉴스는 '3D 프린팅을 위한 신소재 발굴 가속화(Accelerating the discovery of new materials for 3D printing)' 기술을 소개하고, 3D 프린팅 재료 개발에 머신러닝을 접목함으로써 시간과 비용이라는 두 마리 토끼를 한 번에 잡을 수 있을 것이라고 밝혔다.

MIT CSAIL(Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory)의 프로젝트 관리자이면서 논문의 공동 저자인 마이크 포시는 "여전히 매우 수동적인 프로세스인 분야가 재료 개발이다. 화학자가 실험실에 들어가서 손으로 재료를 혼합하고 샘플을 만들고 테스트하고 최종 결과에 도달한다. 그러나 사람은 며칠 동안 몇 번만 반복할 수 있지만, 우리 시스템은 같은 시간 동안 수백 번을 반복할 수 있다"라고 전했다.

연구팀은 시행착오로 인한 시간 지연을 최소화하기 위해, 무료 오픈소스 재료 최적화 플랫폼인 오토OED(AutoOED)를 만들었다. 오토OED는 화학 전문가 없이도 재료 최적화 작업을 수행할 수 있는 소프트웨어 패키지다. 최적화 플랫폼에 재료 성분과 화학 조성에 대한 세부 정보를 입력하고, 새로운 재료가 가져야 할 기계적 특성을 정의하면, 알고리즘이 재료의 속성을 확인하며 이상적인 조합 비율을 찾아낸다.

이렇게 검색한 조합이 재료의 속성에 어떤 영향을 미치는지 확인하기 위해, 실제 샘플을 혼합해서 실제로 어떤 특성을 갖는지 테스트한다. 이 과정에서 도출한 정보를 테스트할 다른 공식을 결정하는 알고리즘에 적용한다. 이러한 과정을 거치면서 사람이 직접 모든 작업을 수행하던 것 보다 빠르고 효율적으로 재료 선별과 최적화 과정을 완료할 수 있다는 설명이다.

연구팀은 자외선에 노출되면 굳어지는 새로운 3D 프린팅 잉크 공식을 최적화하는데 이번에 개발한 시스템을 적용했다. 최적화에 사용할 6가지 화학 물질을 선별하고, 알고리즘 목표를 인성과 압축 계수, 강도 등과 관련해 최고의 성능을 갖도록 설정했다. 알고리즘은 120개의 샘플을 테스트한 후, 세 가지 다른 속성의 최적 조합을 가진 12개의 최고 성능 재료를 도출했다.
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[원문 기사 : https://www.ciokorea.com/news/211394 ] 

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