3D 래피드 프로토 타입 제작 기술 7
3D 래피드 프로토 타입 제작 기술 7
  • 오현식 기자
  • 승인 2019.03.19 23:53
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3D 프로토타입을 위한 7가지 기술의 장단점

3D 프린팅이 각광받으면서 새로운 기술이 속속 등장하고 있다. 이들 기술 중 일부는 소비자용 애플리케이션용이며, 3D 프린팅 확산의 기폭제인 양산 적용을 위한 기술도 존재한다. 하지만 아직까지 3D 프린팅의 주된 용도는 프로토타입 제작이다. 3D 래피드 프로토타입 제작을 위한 '기술 7가지'의 장단점을 검토했다.

SLAStereolithography
SLA는 최초의 상용 3D 인쇄 기술로 꼽힌다. 감광성 액체가 담긴 통에 컴퓨터에 의해 제어되는 UV 광을 쬐어 한 번에 한 층씩 고화시키는 방식으로, 레이어는 3D CAD 모델의 2차원 단면에서 파생되며 소프트웨어 파일 형식으로 제어된다.

또한 SLA는 마스터 패턴을 만드는 데 가장 좋다. 또한 빠르고 저렴하며, 표면 마무리도 우수하다. 

SLSSelective Laser Sintering
SLS는 분말 융합의 일종으로, 한 번에 한 층씩 형성된 분말 매체가 레이저를 사용하여 소결된다. 지지체의 모든 면이 파우더 매체로 둘러 쌓인 자기지지형이므로 추가적인 구조가 필요하지 않으며, 초과 분체는 SLS 프린팅 후 제거된다.

SLS는 플라스틱 또는 금속 프로토 타입에 유용하다. 가장 큰 이점은 내부 격자 구조와 같은 복잡한 형상의 부품을 만들 수 있다는 점이다. 하지만 표면 조도가 거칠고, 2차적인 작업이 필요할 수 있다. 강도도 SLA 인쇄 부품에 미치지 못한다.

FDMFused Deposition Modeling
FDM은 가정용 3D 프린터에서 흔히 볼 수 있는 기술이다. 인쇄 노즐 안에서 녹는 플라스틱 필라멘트 스풀을 사용하며, 이 고온 액상 수지가 쌓이는 방식으로 제작물이 만들어진다. 

FDM 프린팅은 저렴하고, 사용이 쉬우며, 다양한 유형과 색상의 플라스틱을 단일 빌드로 결합할 수 있다. 더불어 어린이도 교실에서 사용할 수 있을 정도로 안전하다. 반면 FDM 인쇄 부품은 산업 기술에 비해 해상도 및 마감 품질이 좋지 않으며 강도도 높지 않다. 그러나 개발 단계에서 프로토 타입과 모델을 만드는 데 이상적이다.

SLMSelective Laser Melting
분말 베드 융합의 또 다른 형태인 SLM은 신중하게 통제된 조건을 필요로 하는 산업용 기술이다. 균일한 크기와 모양의 매우 미세한 금속 분말을 밀봉된 챔버 내부에 갖고 있으며, 이 금속 분말이 고성능 레이저로 빌드 플레이트에 용접된다. 금속 분말로는 티타늄, 스테인리스 스틸,  코발트 크롬 등을 사용할 수 있다.

SLM은 최고의 강도, 내구성 및 복잡성을 가진 정교한 부품을 만드는 데 선호되는 기술이다. 비용이 많이 들고 숙련된 기술자가 제어해야 하는 점이 까다롭지만, 우주 항공, 자동차, 국방 및 의료 분야의 가장 까다로운 응용 분야에 이상적인 최상의 결과물을 얻을 수 있다. 

Digital Light Processing
경화성 수지의 중합에 대한 또 다른 변형인 이 기술은 광원을 이용해 수지를 경화시킨다는 점에서 SLA 인쇄와 매우 유사하다. 하지만 SLA와 달리 지지 구조와 사후 경화가 요구된다.

장점은 일반적으로 더 빠르며 얕은 저장소를 사용하여 비용을 절감할 수 있다는 점이다. 또한 SLA와 마찬가지로 완성품의 치수 공차와 표면 조도도 우수하다.

CLIPContinuous Liquid Interface Production이라고 불리는 방식은 이 Digital Light Processing 프로세스의 흥미로운 변형이다. CLIP에서 부품은 연속 동작으로 통에서 끌어 당겨지는데, 부품이 인출되면 플라스틱의 필수 단면적 패턴을 만들기 위해 프로그래밍된 광 배리어가 교차하며 작업된다. 이 방식은 레이어 없이 가능하며, 프로세스의 중단도 없다.

Laminated Object Manufacturing
일련의 얇은 라미네이트를 빌드 플랫폼에 배치하고, 컴퓨터로 제어되는 레이저 또는 기타 절단 장치가 패턴을 작업한 다음 새 라미네이트를 맨 위에 붙여 프로세스를 진행하는 프린팅 방법이다. 라미네이트로는 종이, 플라스틱 시트 또는 금속 호일 등을 사용할 수 있다. 

SLS 또는 SLM보다 덜 정교하지만, 비용이 저렴하고 특별히 제어된 작업 조건을 필요로 하지 않는다. 또 종이를 라미네이트로 사용하면 완성된 부분은 견고한 나무와 유사해진다.

Binder Jetting
3D 프린팅의 대량 생산 기술로 주목받는 방식이다. 금속 가루로 덮인 수평 인쇄대 위에 수백 개의 노즐이 미세한 액체를 분사하여 레이어를 형성하면, 이를 롤러로 압축, 분말로 재 코팅한 후 다음 레이어를 위해 분사하는 방식이다.

장점은 한 번에 많은 부품을 인쇄할 수 있으며, 챔버의 전체 용적을 사용할 수 있다는 것이다. SLS 부품만큼 강하지는 않지만, 기계 부속품으로 작동할 수 있을 만큼 튼튼하다. 이전 기술보다 100 배 이상 비용효과적일 수 있다.


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