쾌속 조형 법으로도 불리는 쾌속 성형 법 (Rapid prototyping)은 약 10 년전에 개발되어 그 동안 많은 관심을 끈 제품 성형방법이다. 이 방법은 제품 설계에서부터 시제품 제작과 완제품의 대량생산까지 도달하는데 필요한 시행착오를 컴퓨터를 기반으로 통합하면서 제품 생산시간을 단 축하는 것이 특징이다. 특히 세라믹스 분야에서는 실제에 가까운 모양 (near net shape)으로 만들 수 있다는 또다른 장점이 있다.
쾌속 성형 법은 원래 고분자나 금속 모형을 만드는 목적으로 출발하였기 때문에 금속과 기계 분야에서 많은 발전을 보였다. 그 동안 이런 분야에서 개발된 쾌속 성형법의 예를 보면 다음과 같다 [1].
▶ 세라믹스 융착법에 의한 질화규소 부품 제조
세라믹스 융착법 (FDC, fusion deposition of ceramics)은 FDMTM을 세라믹스 부품 제조에 응용한 것이다. FDMTM의 실제 공정을 살펴보면, 먼저 아주 작은 지름을 갖는 고분자나 왁스 필 라멘트가 컴퓨터로 움직이는 액화기 (liquifier head)로 들어간다. 이 액화기는 x-y 평판을 수평으 로 움직이고, 플랫폼 (build platform)은 z 축 방향으로 움직이기 때문에, 전체적으로 3 차원 방향 으로 원하는 대로 움직일 수 있게 되어 있다. 액화기로 들어간 필라멘트는 융용 점보다 약간 높 은 온도로 가열되어 녹으며, 액화기 끝에 있는 노즐을 통해 압출되면서 원하는 모양을 층층히 쌓 아 올린다. 물론 액화기의 움직임은 CAD 파일의 자료에 따라 조절되기 때문에 최종적으로 원하 는 모양을 얻게 된다.복잡한 모양을 가지며, 치밀하게 소결된 질화규소 제품을 다음 예 [2]에서 볼 수 있는 것과 같이 융용 증착법 (fused deposition of ceramics, FDC)으로 빠르게 만들 수 있다.
먼저 세라믹스 부품을 만들기 위해선 세라믹스 성분을 포함한 필라멘트를 만들어야 한다. 필 라멘트는 공정에 적합한 기계적-, 열적 특성을 가져야 하며, 가장 중요한 것은 필라멘트의 점도 (viscosity), 곡률 (flexural modulus), 강도, 그리고 접합/접착 (adhension/bonding) 특성이다. 즉, 녹은 상태에서 쉽게 압출될 정도로 점도가 충분히 낮아야 하면서도 융착되는 넓이가 원하는 대로 잘 조절될 정도가 되어야 한다. 그리고 액화기에 연속적으로 집어넣기 위해서 필라멘트를 통에 감아야 하며, 이 때문에 유연성을 갖고 있어야 한다. 또 필라멘트를 푸는 동안 부러지는 것을 막 기 위해 강도도 있어야 한다. 한편, 필라멘트는 액화기에서 녹은 액상을 작은 노즐을 통해 미는 역할도 해야 하기 때문에, 충槿