3D 프린팅은 혁신적인 제조 기술로서 다양한 산업 분야에서 활용되고 있습니다. 이 글에서는 3D 프린팅 기술 종류와 특징에 대해서 소개해보도록 하겠습니다.
1. Fused Deposition Modeling (FDM)
3D 프린팅 기술 중에서도 가장 보편적으로 사용되는 기술 중 하나입니다.
플라스틱 필라멘트를 사용하여 3D 모델을 생성합니다.
FDM 프린터는 필라멘트가 프린터의 노즐을 통과하면 열이 가해져 필라멘트가 녹고 유동성을 갖게 됩니다.
녹은 재료는 프린터의 노즐로부터 나와 가공면 위에 차례대로 적층됩니다.
필라멘트는 노즐을 통해 정교한 움직임으로 이동하면서 3D 모델의 각 층을 형성합니다.
이렇게 적층된 층들은 서로 응고 과정에서 접착되며 경화 과정을 통해 고체 상태로 변경 높은 되고 강도를 갖게 됩니다.
FDM 방식은 많은 장점을 갖고 있습니다.
상대적으로 저렴한 가격으로 입문자들이 쉽게 접근할 수 있습니다.
필라멘트 소재의 가격이 비교적 저렴하며 프린터의 가격도 다른 기술에 비해 상대적으로 저렴합니다.
다양한 종류의 플라스틱 소재를 사용할 수 있다는 점도 장점입니다.
ABS, PLA, PETG, TPU 등 다양한 소재를 사용하여 원하는 특성과 요구사항에 맞는 제품을 제작할 수 있습니다.
또 FDM 방식의 프린터는 간단하고 사용하기 쉽습니다.
소프트웨어를 통해 디자인을 슬라이스하고 설정을 조정한 후 필라멘트를 적재하는 것만으로 간단하게 작업을 시작할 수 있습니다.
FDM 방식은 신속한 프로토타이핑이 가능하며 개인적인 창작 활동에도 적합합니다.
하지만 다른 기술들에 비해 상대적으로 낮은 해상도와 정밀도를 가지고 있습니다.
따라서 고정밀 부품이나 복잡한 구조물의 제작에는 적합하지 않습니다.
FDM은 광범위한 산업 분야에서 사용되고 있습니다.
제품 디자인 및 개발, 교육, 의료, 자동차, 항공우주 등 다양한 분야에서 사용되며 사용자들은 이 기술을 통해 저렴하고 맞춤화된 제품을 제작할 수 있습니다.
2. Stereolithography (SLA)
광경화를 통해 3D 모델을 형성하는 3D 프린팅 기술입니다.
액체 광중합성 수지를 사용하고 광원을 이용하여 층을 형성합니다.
SLA 프린터에는 액체 형태의 광중합성 수지가 필요합니다.
SLA 프린터의 작업 공간에서 첫 번째 층을 형성합니다.
작업 플랫폼은 수지로 덮여진 평판 상태로 시작하며 광원(일반적으로 UV 레이저 또는 DLP 프로젝터)이 층을 조사하여 수지를 경화시킵니다.
이 과정은 층이 고체로 변환되고 다음 층의 형성을 위해 수직으로 올라가는 과정으로 반복됩니다.
프린팅이 완료되면 부분을 꺼내고 남아 있는 수지를 제거합니다.
이를 위해 일반적으로 알코올 욕조에 부분을 담갔다가 세척하는 과정을 거칩니다.
SLA는 3d 프린팅 기술 종류 중에서도 고해상도와 정교한 디테일을 제공하는데 특화되어 있습니다.
광원을 사용하여 수지를 정밀하게 경화시키므로 정밀한 모델링이 필요한 분야에 많이 사용됩니다.
예를 들어 쥬얼리, 치과, 프로토타이핑, 공학 설계 분야 등이 있습니다.
SLA의 주요 장점 중 하나는 고해상도로 세밀한 디테일을 제공한다는 것입니다.
다양한 종류의 수지 소재를 사용할 수 있어 특정 용도에 맞는 재료를 선택할 수 있습니다.
그러나 SLA는 재료 비용이 비교적 높은 편에 속하며 유지 보수 및 운영의 난이도가 다소 있는 편에 속합니다.
SLA 기술은 현재 많은 분야에서 사용되고 있으며 제품 개발, 쥬얼리 제작, 치과 응용, 예술 및 디자인, 교육 등의 분야에서 성공적으로 활용되고 있습니다.
3. Selective Laser Sintering (SLS)
레이저를 사용하여 고열을 발생시켜 3D 모델을 형성하는 고급 3D 프린팅 기술입니다.
SLS 프린터에는 특수한 가루 상태의 소재가 필요합니다.
이 소재는 플라스틱, 금속, 세라믹 등의 다양한 소재로 제공됩니다.
SLS 프린터의 작업 공간에는 가루 소재가 저장된 탱크나 카트리지가 있습니다.
작업 플랫폼에 초기 가루 층을 평평하게 퍼뜨립니다.
그런 다음 레이저를 사용하여 선택된 영역에 고열을 가하면 가루 소재가 부분적으로 응고됩니다.
이 과정을 층을 형성하기 위해 반복하며 레이저를 조절하여 필요한 부분만 응고시킵니다.
프린팅이 완료되면 부분을 꺼내고 남아 있는 가루를 제거합니다.
가루는 재활용이 가능하며 추가적인 열 처리나 후가공이 필요한 경우도 있을 수 있습니다.
이 단계에서는 부분의 정밀도를 높이기 위해 세부적인 작업이 수행될 수도 있습니다.
SLS 기술은 3d 프린팅 기술 종류 중에서도 내구성과 고온에 강한 부품을 생산할 수 있는데 특화되어 있습니다.
분말 입자 형태의 재료가 부분적으로 응고되므로 부품은 강하고 내구성이 뛰어나며 고온 환경에서도 안정성을 유지할 수 있습니다.
이러한 특성으로 인해 SLS는 자동차, 항공우주, 의료 분야 등에서 활용되고 있습니다.
자동차 산업에서는 엔진 부품, 서스펜션 컴포넌트, 플라스틱 및 금속 소재를 사용한 부품 등을 생산하는 데에 사용됩니다.
항공우주 분야에서는 비행기 엔진 부품, 내부 구성품, 복잡한 형상의 컴포넌트 등을 제작하는 데에 활용됩니다.
SLS 기술의 주요 장점 중 하나는 복잡한 형상의 모델을 만들 수 있다는 것입니다.
레이저를 사용하여 가루 소재를 정밀하게 제어하므로 디테일한 구조와 복잡한 내부 공간을 가진 부품도 생산할 수 있습니다.
하지만 SLS 기술은 상대적으로 복잡하고 비용이 높은 장비를 필요로 하기 때문에 초기 투자 비용이 높을 수 있습니다.
후처리 작업이 필요한 경우 부분의 완성도와 표면 품질에 영향을 줄 수 있습니다.
SLS는 다양한 산업 분야에서 활용되는 고급 3D 프린팅 기술로써 내구성과 고온에 강한 부품을 필요로 하는 분야에서 특히 유용하게 사용됩니다.
4. Digital Light Processing (DLP)
광원과 디지털 마스킹 기술을 결합하여 3D 모델을 형성합니다.
DLP 프린터는 일반적으로 UV 광원을 사용합니다.
이 광원은 광중합성 수지를 경화시키는 데에 사용됩니다.
프린팅 작업 전에 디지털 3D 모델을 슬라이싱하여 각 층에 대한 정보를 얻습니다.
이 정보를 기반으로 디지털 마스킹 시스템이 광원을 제어하여 특정 패턴을 형성합니다.
이 패턴은 해당 층의 모델을 정확히 형성하기 위해 필요한 광선을 정확하게 조절하는 역할을 합니다.
디지털 마스킹 시스템이 광원을 제어하면 광중합성 수지가 광선에 노출됩니다.
수지는 광선의 영향으로 경화되어 고체로 변합니다.
이 과정을 층을 형성하기 위해 반복하며 층마다 디지털 마스킹 시스템이 광원을 제어하여 정확한 패턴을 형성합니다.
DLP는 3d 프린팅 기술 종류 중에서도 빠른 속도와 높은 해상도를 제공하는 장점을 가지고 있습니다.
디지털 마스킹 기술을 사용하여 광원을 정밀하게 제어하기 때문에 정교한 디테일과 고해상도의 모델을 형성할 수 있습니다.
DLP는 층마다 전체 영역을 동시에 조사하므로 전체 모델의 형성이 상대적으로 빠릅니다.
DLP는 주로 보석 제조, 치과 산업 및 소형 부품 제조 등의 분야에서 사용됩니다.
보석 제조에서는 고급 보석의 형상을 정밀하게 구현할 수 있으며 치과 산업에서는 치아 모형 및 보철물 제작에 활용됩니다.
소형 부품 제조에서도 DLP는 정확한 모델링과 고해상도의 부품 생산에 유용하게 사용됩니다.
DLP 기술은 빠른 속도와 높은 해상도를 제공하는 3D 프린팅 기술 중 하나로 다양한 산업 분야에서 정교한 모델링이 필요한 작업에 활용됩니다.
5. Electron Beam Melting (EBM)
금속 파우더를 사용하여 3D 모델을 형성하는 고급 기술입니다.
EBM은 주로 금속 파우더를 사용합니다.
이러한 금속 파우더는 특정 금속 합금으로 구성되어 있으며 다양한 금속 재료를 사용할 수 있습니다.
고에너지 전자 빔을 사용하여 금속 파우더를 녹이고 응고시킵니다.
전자 빔은 정밀한 조절이 가능하며 특정 영역을 고온으로 가열하여 금속 파우더를 녹여 3D 모델을 형성합니다.
전자 빔이 금속 파우더에 직접 조사되면 파우더가 녹아 액체로 상태가 변합니다.
이 액체는 응고되어 고체로 변하며 한 층이 형성됩니다.
이후 플랫폼이 내려가 새로운 층의 금속 파우더를 적층하여 다음 층을 형성하고 이를 반복하여 전체 3D 모델이 완성됩니다.
EBM은 3d 프린팅 기술 종류 중에서도 높은 정밀도와 강도를 가진 금속 부품을 제조하는 데에 특화되어 있습니다.
전자 빔의 정교한 조절로 인해 매우 복잡하고 정밀한 모델링이 가능하며 고온에서 응고되는 과정을 통해 부품의 강도와 내구성을 높일 수 있습니다.
EBM은 주로 항공우주 및 의료 분야에서 사용됩니다.
항공우주 산업에서는 엔진 부품, 항공기 구조물, 연결 부품 등에 사용되며, 의료 분야에서는 임플란트, 기관 및 보철 부품 등의 제작에 활용됩니다.
이러한 분야에서는 정밀하고 강도가 요구되는 금속 부품이 필요하기 때문에 EBM의 높은 정밀도와 강도 제조 기술이 적합합니다.
EBM은 고급 금속 부품 제조를 위한 고급 3D 프린팅 기술로 뛰어난 품질과 강도를 가진 부품을 제조할 수 있는 장점을 가지고 있습니다.
6. PolyJet Printing
PolyJet Printing은 액체 상태의 재료를 사용하여 3D 모델을 형성하는 고해상도 3D 프린팅 기술입니다.
여러 종류의 액체 재료를 사용하며 프린트 헤드에서 분사되어 적층됩니다.
각각의 프린트 헤드는 다른 재료를 분사할 수 있어 다양한 속성과 색상을 가진 모델을 생성할 수 있습니다.
액상 수지는 적층되어 모델의 층을 형성합니다.
한 번에 여러 개의 재료를 사용하여 다양한 속성을 가진 복합 모델을 제작할 수도 있습니다. 각 층은 UV 광선에 노출되어 광경화되어 고체 상태로 변합니다.
프린팅이 완료되면 지지물을 제거해야 할 수도 있습니다.
이를 위해 추가적인 후처리 단계가 필요할 수 있습니다.
후처리 작업으로 모델의 표면을 연마하거나 특정 색상이나 마감 처리를 추가할 수 있습니다.
PolyJet Printing은 3d 프린팅 기술 종류 중에서도 고해상도와 다양한 속성을 제공하는 기술로, 복잡한 모델이나 다중 속성을 가진 모델을 생성하는 데 적합합니다.
이 기술은 색상, 투명도, 탄성 등의 속성을 모델에 적용할 수 있어 다양한 산업 분야에서 사용됩니다.
제품 개발, 디자인 검토, 교육, 의료 분야 등에서 활용되며, 고도의 디테일과 정확성을 요구하는 프로토타입 및 최종 제품 제작에 많이 사용됩니다.
PolyJet Printing은 높은 해상도와 다양한 속성을 제공하며 다양한 산업 분야에서 다양한 용도로 활용되고 있습니다.
이 기술은 제품 개발과 생산 과정을 가속화하고 비용을 절감하는 데 도움이 되며 창의적인 디자인과 혁신적인 제품 개발을 가능하게 합니다.
각각의 3D 프린팅 기술은 다양한 재료와 적용 분야에 맞게 선택되며 제조 공정과 디자인 자유도를 증가시킵니다.
이러한 기술들은 혁신적인 제품 개발과 생산 방식의 변화를 이끌어내며 산업 분야에서의 활용이 계속해서 확장되고 있습니다.
'제품개발 이야기' 카테고리의 다른 글
| 비즈니스 성장을 위한 OEM 생산의 역할과 중요성 (0) | 2023.06.08 |
|---|---|
| 실리콘 재질의 제품의 제작 과정과 금형 제작의 이점 (0) | 2023.05.30 |
| 플라스틱 계량 스푼, 일회용 숟가락을 만드는 방법 (1) | 2022.10.13 |
| 플라스틱 사출 업체 - 유아용품 제조 서비스 지원 과정 살펴보기 (1) | 2022.09.29 |
| 상품기획부터 개발까지 신입 MD를 위한 제조 가이드 (2) | 2022.09.28 |