정밀주조 산업 분야에 있어서 제품의 성능, 가격 및 납기 경쟁력 저하의 병목구간으로 작용하는 공정은 CNC 가공으로 제작되는 왁스패턴 제조 몰드의 제작 공정이다. 따라서 최근에는 왁스패턴 제조용 몰드의 제조 납기를 줄이고 제조원가를 저감하기 위한 일환으로 적층제조공정을 이용하여 폴리머 재질의 몰드를 제조하고자 하는 시도가 이루어지고 있다. 하지만 기존의 금속 재질 몰드를 대체하여 적층제조공정으로 제작한 폴리머 재질의 몰드를 적용하기 위해서는, 금속 재질 몰드 대비 폴리머 소재의 낮은 열전도도와 내열성으로 인한 공정 싸이클 타임 증가, 제품의 치수 변형 및 몰드의 사용수명 단축 등과 같은 문제들의 해결이 필요하다. 본 연구의 목적은 왁스주조패턴의 치수안정도 향상을 위한 표면개질 공정변수에 따른 적층제조 폴리머 몰드의 표면특성을 평가하고, 표면특성이 왁스패턴의 취출 및 주조 후 치수정밀도에 미치는 효과를 평가하는 것이다.
따라서 본 연구에서는 선택적 레이저 소결 방식을 활용하여 폴리머 재질 몰드코어를 제작하였으며, 공정 싸이클 타임의 감소를 위해 등각냉각 채널을 몰드 내부에 형성시켰다. 표면개질에 따른 왁스와의 젖음성, 표면 거칠기 등 표면특성 평가를 위해 UV코팅, 테플론 코팅 등 다양한 방식의 표면개질 공정을 적용하였다. 왁스패턴 재질로는 파라핀 왁스와 카빙왁스를 사용하였으며, 왁스 사출장비를 사용하여 폴리머 몰드에 왁스를 사출하였고, 폴리머 몰드의 냉각속도를 분석하였다. 그 이후 제작된 왁스주조패턴으로 Lost-wax casting 공정을 진행하였다.
본 연구의 연구결과는 세미대량(low-to-medium volume) 생산과 같이 다양한 부품의 유연생산에 적용이 가능하며, 기존의 전통 주조기술과 적층 제조기술의 융합을 통한 타 공정으로의 적용도 기대된다.