3D 프린팅적층 제조라고도 알려진 3D 프린팅은 제품 설계 및 제조 공정에 혁신을 가져왔습니다. 3D 프린팅은 물체를 아래에서 위로 한 층씩 쌓아 올리는 방식으로 전용 툴링이나 금형 없이도 온디맨드 생산을 가능하게 합니다. 현재 다양한 유형의 3D 프린팅 기술을 사용할 수 있으며, 각 기술에는 고유한 장점과 한계가 있습니다. 이 가이드는 현재 사용되고 있는 주요 3D 프린팅 프로세스에 대한 포괄적인 개요를 제공합니다.
주요 3D 프린팅 방법 개요
3D 프린팅 기술은 크게 7가지 유형으로 분류할 수 있습니다:
표: 주요 3D 프린팅 방법 개요
| 방법 | 자료 | 주요 특징 | 일반적인 애플리케이션 |
|---|---|---|---|
| 용융 증착 모델링(FDM) | PLA, ABS와 같은 열가소성 플라스틱 | 저렴한 비용, 우수한 강도 | 프로토타입, 취미용 인쇄 |
| 스테레오리소그래피(SLA) | 포토폴리머 | 높은 정확도, 매끄러운 표면 | 프로토타입, 제조 |
| 선택적 레이저 소결(SLS) | 열가소성 플라스틱, 금속 | 우수한 기계적 특성 | 기능성 프로토타입, 제조 |
| 멀티 제트 퓨전(MJF) | 열가소성 플라스틱 | 빠른 인쇄, 우수한 정확도 | 제조, 대량 맞춤화 |
| 전자 빔 용융(EBM) | 금속 | 풀 고밀도 금속 부품 | 제조, 항공우주 |
| 적층 물체 제조(LOM) | 종이, 금속, 플라스틱 시트 | 저렴한 비용, 대형 부품 | 컨셉 모델, 툴링 |
| 지향성 에너지 증착(DED) | 금속 합금 | 대형 금속 부품, 수리 | 항공우주, 자동차 |
표에서 볼 수 있듯이 3D 프린팅 방법의 선택은 대상 애플리케이션, 적합한 재료, 정확도, 속도 및 비용과 같은 요소에 따라 달라집니다. 각 방법에는 장단점이 있어 특정 용도에 따라 다른 방법보다 선호되는 경우가 있습니다.
이 가이드의 나머지 부분에서는 이러한 각 기법에 대해 자세히 살펴봅니다.
용융 증착 모델링(FDM)
용융 증착 모델링(FDM)은 오늘날 가장 일반적이고 경제적인 3D 프린팅 유형입니다. FDM에서는 압출기가 열가소성 필라멘트를 반액체 상태로 가열하고 이를 층별로 증착하여 물체를 제작합니다.
FDM 3D 프린팅 작동 방식
FDM 프로세스에는 다음이 포함됩니다:
- 열가소성 필라멘트를 유리 전이 온도 이상으로 가열하여 유연하게 만듭니다.
- 노즐을 통해 반 용융된 재료를 빌드 플레이트에 압출하기
- 2D 레이어를 트레이싱하여 냉각 및 굳히기
- 빌드 플레이트를 아래로 이동하고 다음 레이어로 반복합니다.
FDM 프린터에는 재료를 증착하는 동안 X-Y 좌표의 공구 경로를 따르는 이동식 압출기 헤드가 있습니다. 가장 많이 사용되는 재료는 ABS와 PLA 플라스틱입니다. 이중 압출기는 용해 가능한 서포트와 여러 색상을 사용하여 인쇄할 수 있습니다.
FDM의 응용
표: 표: FDM 3D 프린팅 – 용도 및 기능
| 속성 | 설명 |
|---|---|
| 비용 | 저비용 3D 프린팅, $300 미만의 기계 |
| 자료 | ABS, PLA, PETG, 유연한 TPU, 복합재 |
| 정확성 | ±100미크론, 중간 해상도 |
| 속도 | 보통, 30-100mm/s 압출 |
| 부품 크기 | 중소형, 최대 약 1입방 피트 |
| 주요 애플리케이션 | 컨셉 모델, 프로토타입 제작, 취미용 프린팅 |
FDM은 저렴하고 빠르며 낭비가 적은 프로토타이핑 기능의 이점을 누릴 수 있는 중요하지 않은 애플리케이션에 선호됩니다. 평균 정확도와 표면 마감이 뛰어나 기능적 프로토타입보다는 형태 및 핏 테스트에 적합합니다. 부품에 드릴링, 샌딩, 도장 또는 전기 도금 후처리를 할 수 있습니다.
FDM 인쇄의 장점
- 저렴한 기계 및 재료 비용으로 소규모 기업도 쉽게 이용할 수 있습니다.
- 빼기 방식에 비해 낭비 최소화
- 최소한의 교육이나 전문 지식으로 쉽게 사용할 수 있습니다.
- 멀티 컬러 인쇄를 위한 필라멘트 일시 중지 및 변경 기능
- 우수한 기계적 특성과 내열성을 갖춘 기능성 부품
FDM 인쇄의 한계
- 100미크론의 중간 정확도는 미세한 디테일의 정밀도를 제한합니다.
- 눈에 보이는 레이어 라인은 표면 마감 품질에 영향을 미칩니다.
- 다른 프로세스에 비해 제한된 재료 수
- 오버행 및 교량에는 지지 구조가 필요합니다.
전반적으로 FDM은 적층 제조의 이점을 탐색하는 기업에게 다목적 출발점이 될 수 있도록 경제성과 기능의 균형을 맞추고 있습니다.
스테레오리소그래피(SLA)
광조형(SLA)은 1980년대에 발명된 최초의 상업용 3D 프린팅 프로세스입니다. 높은 정확도와 표면 품질로 여전히 인기 있는 방식입니다.
SLA 인쇄 작동 방식
SLA는 자외선 레이저를 사용하여 층별로 선택적으로 경화되는 액체 포토폴리머 수지가 담긴 통을 사용합니다.
주요 단계는 다음과 같습니다:
- 빌드 플랫폼이 액체 레진 통으로 내려갑니다.
- 레이저 빔이 모델의 단면을 추적하여 수지를 경화시킵니다.
- 플랫폼이 올라가서 신선한 레진이 아래로 흐르도록 합니다.
- 다음 레이어는 이전 레이어 바로 위에 추적됩니다.
- 완료되면 모델을 헹구고 추가 경화합니다.
빛이 수지의 폴리머를 가교시켜 액체 수지가 원하는 모양의 고체 플라스틱으로 변합니다. SLA는 뛰어난 표면 마감으로 매우 섬세한 모델을 제작합니다.
SLA 인쇄의 응용
표: 표: SLA 3D 프린팅 &8211; 용도 및 기능
| 속성 | 설명 |
|---|---|
| 비용 | 보통의 기계 비용, 수지는 리터당 $100-200입니다. |
| 자료 | 표준 및 엔지니어링 수지, 투명하고 유연하며 주조 가능 |
| 정확성 | 매우 높음, 최대 25미크론 |
| 속도 | 시간당 최대 110mm의 빠른 속도 |
| 부품 크기 | 중형, 최대 약 1 입방 피트 |
| 주요 애플리케이션 | 세부 프로토타입, 최종 사용 부품, 치과용, 보석류 |
정밀한 해상도 덕분에 SLA는 컨셉 모델, 시각화 프로토타입, 치과용 교정기, 보석 주조, 항공우주, 의료 및 소비재 분야의 정밀한 최종 사용 부품과 같은 애플리케이션에 이상적입니다.
SLA 인쇄의 장점
- 뛰어난 표면 마감과 25마이크론 해상도의 미세한 디테일
- 정밀한 핏을 위한 높은 치수 정확도
- 사출 성형에 필적하는 우수한 기계적 특성
- 인쇄 후 지지대를 쉽게 분리할 수 있습니다.
SLA 인쇄의 단점
- 포토폴리머 수지는 FDM 필라멘트보다 비쌉니다.
- 린스 스테이션 및 UV 경화 챔버와 같은 후처리 필요
- 수지는 빛과 습기에 민감합니다.
- 다른 프로세스에 비해 제한된 재료 범위
전반적으로 SLA는 속도, 디테일, 강도가 매력적인 균형을 이루고 있어 다용도로 활용할 수 있는 신속한 프로토타입 제작 프로세스입니다.
선택적 레이저 소결(SLS)
선택적 레이저 소결(SLS)은 고출력 레이저를 사용하여 분말 재료를 층별로 융합하여 3D 물체를 제작하는 기술입니다. 1980년대 텍사스 대학교의 칼 데커드가 개발했습니다.
SLS 3D 프린팅 작동 방식
SLS 인쇄에는 다음이 포함됩니다:
- 롤러가 빌드 영역에 얇은 파우더 층을 펼칩니다.
- 레이저가 분말을 선택적으로 소결하여 층 단면을 추적합니다.
- 빌드 플랫폼이 낮아지고 다른 파우더 층이 퍼집니다.
- 이 프로세스는 파트가 완료될 때까지 반복됩니다.
- 인쇄하는 동안 초과 파우더가 오버행을 지원합니다.
- 완성된 부품은 파우더 베드에서 제거됩니다.
SLS 기계에는 다양한 열가소성 플라스틱 및 금속 분말을 사용할 수 있습니다. 레이저는 분말을 끓는점 바로 아래에서 녹여 입자를 단단하게 융합합니다.
SLS 인쇄의 응용 분야
표: 표: SLS 3D 프린팅의 용도 및 기능
| 속성 | 설명 |
|---|---|
| 비용 | 높은 기계 비용, 적당한 재료 비용 |
| 자료 | 나일론, TPU, PEEK, 알루미늄, 강철, 합금 |
| 정확성 | 플라스틱의 경우 ±100미크론, 금속의 경우 ±50μm |
| 속도 | 보통, 5~7인치3/시간 |
| 부품 크기 | 중형에서 대형, 최대 15 x 13 x 18인치 |
| 주요 애플리케이션 | 기능성 프로토타입, 최종 사용 부품, 툴링 |
SLS의 주요 장점으로는 우수한 기계적 특성, 최소한의 지지대, 다중 재료 인쇄 등이 있습니다. 자동차, 항공우주 및 의료 분야의 기능성 프로토타입에 널리 사용됩니다.
SLS 인쇄의 장점
- 나일론 12 파우더를 사용한 뛰어난 강도 및 열적 특성
- 전용 지원 구조가 필요 없음
- 단일 빌드로 대형 파트 인쇄 가능
- 플라스틱부터 복합재까지 다양한 소재 사용
- 다공성 금속 구조 가능
SLS 인쇄의 단점
- 분말 기반 공정은 지저분하고 처리 시스템이 필요합니다.
- 약 100미크론의 낮은 해상도
- 매끄러운 표면 처리가 필요한 다공성 및 거친 표면 처리
- 현재 사용 가능한 금속 합금의 수가 제한되어 있습니다.
- 특히 금속 분말의 경우 높은 장비 비용
전반적으로 SLS는 대부분의 다른 3D 프린팅 공정과 비교할 수 없는 고기능성 프로토타입과 최종 사용 부품을 제작할 수 있습니다. 재료의 지속적인 발전으로 그 기능은 더욱 확대될 것입니다.
멀티 제트 퓨전(MJF)
HP에서 개발한 멀티 젯 퓨전은 빠른 제작 속도로 잘 알려진 산업용 3D 인쇄 프로세스입니다. 잉크젯 프린트헤드와 적외선 레이저를 사용하여 폴리머 파우더를 층별로 융합합니다.
멀티 제트 퓨전 작동 방식
MJF 인쇄 프로세스에는 다음이 포함됩니다:
- 빌드 플랫폼 전체에 퍼진 파우더 레이어
- 잉크젯 프린트헤드는 퓨징 및 디테일 에이전트를 선택적으로 증착합니다.
- 적외선 램프는 용융제가 도포된 분말을 녹여 용융시킵니다.
- 새로운 파우더 층이 펼쳐지고 공정이 반복됩니다.
- 인쇄 중 오버행을 지원하는 비융착 파우더
- 완성된 부품은 파우더 베드에서 제거됩니다.
MJF는 SLS보다 최대 10배 빠른 풀 컬러로 우수한 품질의 부품을 생산합니다. 또한 레이어 접근 방식을 통해 기능적 그라데이션과 유연한 속성을 구현할 수 있습니다.
MJF 인쇄의 응용
표: 멀티 제트 퓨전 기능
| 속성 | 설명 |
|---|---|
| 비용 | 높은 기계 비용, 적당한 재료 비용 |
| 자료 | 나일론 12, PBT, TPU 플라스틱 |
| 정확성 | 최대 80미크론 |
| 속도 | 매우 빠른, 시간당 5-15cm |
| 부품 크기 | 중형에서 대형, 380 x 284 x 380mm 빌드 볼륨 |
| 주요 애플리케이션 | 최종 사용 부품, 대량 맞춤화, 툴링 |
MJF의 주요 강점은 속도, 품질, 기능입니다. 자동차, 산업, 의료 및 소비재 전반의 단기 생산에 이상적입니다.
MJF 3D 프린팅의 장점
- 레이어별 접근 방식을 통한 매우 빠른 빌드 속도
- 뛰어난 기계적 특성 및 기능 디테일
- 복셀 제어를 통해 CMYK로 풀컬러 인쇄 가능
- 사용자 정의 가능한 기능적 그라데이션 및 경도계
- 융합되지 않은 파우더의 높은 재사용성
MJF의 한계
- 비교적 새로운 프로세스, 20만 달러가 넘는 프린터 비용
- 현재 나일론 12 이상의 소재는 제한적입니다.
- 소결되지 않은 분말 취급 필요
- SLA 또는 PolyJet(~80미크론)에 비해 낮은 정확도
- SLS 시스템보다 작은 빌드 볼륨
기술이 발전함에 따라 MJF는 속도, 품질, 기능을 모두 갖춘 생산 준비가 완료된 적층 제조 솔루션이 될 것입니다.
전자 빔 용융(EBM)
전자빔 용융(EBM)은 진공 상태에서 강력한 전자빔을 사용하여 금속 분말을 녹여 층별로 완전히 밀집된 부품으로 융합하는 기술입니다. 1990년대 스웨덴의 Arcam AB에서 개발했습니다.
EBM 3D 프린팅 작동 방식
EBM 인쇄 프로세스는 다음과 같이 작동합니다:
- 금속 분말이 진공 상태에서 빌드 플랫폼 전체에 고르게 퍼집니다.
- 전자빔이 분말을 선택적으로 녹여 각 층을 추적합니다.
- 낮은 온도로 녹는점 바로 아래에서 분말을 예열합니다.
- 빌드 플레이트가 낮아지고 파우더 스프레더가 새 레이어를 적용합니다.
- 완료되면 부품을 기계에서 제거하기 전에 식히십시오.
모든 전도성 금속은 EBM을 사용하여 3D 프린팅할 수 있지만 티타늄 합금과 코발트 크롬이 가장 일반적입니다. 높은 출력으로 우수한 재료 특성을 보장합니다.
EBM 인쇄의 애플리케이션
표: 표: 전자빔 용융 &8211; 용도 및 기능
| 속성 | 설명 |
|---|---|
| 비용 | 매우 높은 기계 비용, 적당한 재료 비용 |
| 자료 | 티타늄 합금, 스테인리스 스틸, 니켈, 코발트 크롬 |
| 정확성 | ±100미크론 이상 |
| 속도 | 보통, 약 40-50cm3/시간 |
| 부품 크기 | 중형에서 대형, 최대 275 x 275 x 380mm |
| 주요 애플리케이션 | 정형외과 임플란트, 항공우주 부품, 자동차 |
EBM은 고강도, 내열성 및 생체 적합성이 요구되는 응용 분야를 위한 완전 고밀도 최종 사용 금속 부품을 제작합니다. 항공우주 산업은 얼리 어답터였습니다.
EBM 3D 프린팅의 장점
- 우수한 재료 특성을 가진 완전 용융 금속
- 우수한 정확도와 표면 마감
- 낮은 내부 응력으로 뒤틀림 감소
- 높은 빔 출력으로 우수한 빌드 속도
- 사용하지 않은 파우더를 재사용할 수 있어 재료비 최소화
EBM 인쇄의 단점
- 매우 높은 장비 비용으로 도입 제한
- 전도성 재료, 주로 금속으로 제한
- 지지대 제거와 같은 사후 처리 필요
- 다른 방법보다 느린 보통 빌드 속도
- 진공 시스템은 엔지니어링 복잡성을 더합니다.
전반적으로 EBM은 기존 제조 방식과 비교할 수 없는 고성능 금속으로 복잡한 형상을 제작할 수 있습니다. 항공우주, 의료 및 자동차 애플리케이션 전반에서 계속 성장할 것입니다.
적층 물체 제조(LOM)
적층 물체 제조 또는 LOM은 열 또는 접착제로 결합된 재료 시트를 사용하여 3D 물체를 제작하는 방식입니다. 이 기술은 1985년 Helisys Inc에서 처음 도입했으며, 이후 Cubic Technologies에 인수되었습니다.
LOM 3D 프린팅 작동 방식
LOM 프로세스는 다음과 같이 작동합니다:
- 재료 시트를 서로 접착하여 블록을 형성합니다.
- 가열 롤러가 각각의 새 시트를 스택에 라미네이팅합니다.
- 레이저 또는 나이프로 각 레이어의 윤곽을 시트에 잘라냅니다.
- 오버행을 지원하기 위해 여분의 머티리얼이 제자리에 남아 있습니다.
- 인쇄가 완료되면 파트가 여분의 재료에서 분리됩니다.
라미네이팅 재료로는 종이, 플라스틱, 복합재 및 금속을 사용할 수 있습니다. LOM은 비교적 저렴한 비용으로 대형 레이어 오브젝트를 제작할 수 있습니다.
LOM 인쇄의 응용
표: 적층 객체 제조 &8211; 속성
| 속성 | 설명 |
|---|---|
| 비용 | 낮은 기계 비용, 낮은 재료 비용 |
| 자료 | 종이, 플라스틱, 복합재, 판금 |
| 정확성 | 중간, 약 200 미크론 |
| 속도 | 느림, 레이어 결합에 따라 다름 |
| 부품 크기 | 대형, 최대 16피트 x 길이 무제한 |
| 주요 애플리케이션 | 컨셉 모델, 폼 연구, 툴링 |
LOM의 가장 큰 장점은 저렴한 비용으로 대형 레이어 오브젝트를 빠르게 제작할 수 있다는 점입니다. 다른 방법으로는 불가능한 미적 프로토타입과 실제 모델을 평가할 수 있는 좋은 방법입니다.
LOM 인쇄의 장점
- 저렴한 기계 및 재료 비용으로 LOM에 대한 접근성 향상
- 빌드 볼륨은 이론적으로 무제한입니다.
- 재료 낭비 또는 후처리 최소화
- 지원 구조가 필요하지 않습니다.
- 목재, 종이, 복합 재료의 손쉬운 통합
LOM의 단점
- 약 200미크론의 낮은 정확도
- 보이는 레이어 라인은 표면 마감에 영향을 미칩니다.
- 인쇄된 부품의 지루한 최종 분리
- 제한된 재료 및 재료 특성
- 레이어 본딩은 시간이 많이 소요될 수 있습니다.
품질이 기능성 부품에는 적합하지 않지만, LOM은 소비자 친화적인 가격으로 본격적인 에스테틱 모델을 제작할 수 있는 매력적인 기술입니다.
지향성 에너지 증착(DED)
지향성 에너지 증착(DED)은 레이저, 전자빔 또는 플라즈마 아크와 같은 집중된 열원을 사용하여 재료를 용융하고 동시에 증착합니다. 대형 금속 부품을 제작할 수 있는 적층 제조 공정입니다.
DED 3D 프린팅 작동 방식
DED는 다음과 같은 일반적인 프로세스를 사용합니다:
- 노즐이 정확한 위치에 금속 분말을 증착합니다.
- 레이저와 같은 에너지원이 분말을 녹여 금속 결합을 형성합니다.
- 부품은 재료를 증착하고 용융하여 층별로 제작됩니다.
- DED 시스템은 일반적으로 완벽한 커버리지를 위해 다축 암에 장착됩니다.
- 매니퓰레이터가 부품을 회전하고 배치하면서 부품을 쌓아 올립니다.
- 인쇄 시 최소한의 지지 구조가 필요합니다.
DED는 공작 기계나 엔진 블록과 같은 기존 부품에 피처를 인쇄할 수 있습니다. 이를 통해 금속 부품을 신속하게 수리, 개선 및 수정할 수 있습니다.
DED 인쇄의 응용
표: 표: 직접 에너지 증착 &8211; 응용 분야
| 속성 | 설명 |
|---|---|
| 비용 | 높은 장비 비용, 높은 재료비 |
| 자료 | 스테인리스 스틸, 티타늄, 인코넬, 코발트 합금 |
| 정확성 | ±100 미크론 |
| 속도 | 시간당 0.1-0.5kg의 높은 증착 속도 |
| 부품 크기 | 초대형, 기기 이동에 따른 무제한 |
| 주요 애플리케이션 | 금속 코팅, 수리, 툴링, 항공우주, 방위산업 |
DED의 주요 장점은 대형 금속 부품을 거의 무제한의 크기로 제작하고 기존 자산을 수정할 수 있다는 점입니다.
DED 인쇄의 장점
- 피트 단위로 측정되는 초대형 금속 부품 생산 가능
- 휴대성이 뛰어나며 다축 암을 통해 자산에 기능 제공
- 몇 주가 아닌 몇 시간 단위로 측정되는 빠른 처리 시간
- 기존 금속 부품에 기능 추가 가능
- 기계 가공에 비해 재료 낭비 감소
DED 인쇄의 단점
- 수백만 달러에 달하는 매우 높은 장비 비용
- 시간 단위로 측정된 느린 사이클 시간
- 제한된 정확도 및 표면 마감
- 광범위한 운영자 교육 필요
- 부품 마감에 필요한 가공과 같은 후처리 작업
DED는 최종 부품 생산보다 금속 소재를 빠르게 추가하는 데 더 적합합니다. 기술이 발전함에 따라 다양한 산업 분야에서 현장 수리 및 수정 작업을 혁신할 수 있을 것으로 기대됩니다.
3D 프린팅 기술 선택 방법
선택할 수 있는 3D 프린팅 프로세스가 너무 많은데, 애플리케이션에 적합한 방법을 어떻게 선택할 수 있을까요?
1단계: 디자인 요구 사항 이해
먼저 애플리케이션의 주요 요구 사항을 분석합니다:
- 플라스틱, 금속, 폴리머 등 필요한 대상 재료는 무엇인가요?
- 어떤 정확도와 허용 오차가 예상되나요?
- 원하는 부품 크기와 빌드 볼륨은 얼마입니까?
- 표면 마감이 매끄러워야 하나요, 거칠어야 하나요?
- 부품에 특정 기계적 특성이 필요합니까? 강도, 유연성, 경도?
- 몇 개의 프로토타입 또는 그 이상의 생산 실행이 필요한 수량은 어느 정도인가요?
- 프로젝트는 얼마나 빨리 완료해야 하나요?
애플리케이션에 꼭 필요한 속성을 문서화합니다. 이는 3D 프린팅 방법 선택의 기초가 됩니다.
2단계: 요구 사항을 인쇄 기술에 매핑
다음으로, 요구 사항을 각 3D 프린팅 기술의 기능에 매핑합니다:
- 금속이 필요한 경우 DMLS, SLS 또는 EBM을 살펴보세요.
- 매끄러운 표면 마감을 위해 SLA, DMLS, PolyJet을 고려하십시오.
- FDM은 우수한 강도와 기능적 프로토타입을 제공할 수 있습니다.
- LOM으로 대형 중공 부품 인쇄 가능
- SLA, SLS, 재료 제팅으로 다중 재료 부품 지원
- 고혼합 생산에 최적화된 바인더 제팅
요구 사항과 잠재적인 3D 프린팅 방법을 연관시키는 표를 만들어 일치하는 항목을 시각화합니다.
3단계: 중요도 및 호환성별 순위 매기기
꼭 필요한 것부터 있으면 좋은 것까지 요구 사항의 우선순위를 정하세요.
그런 다음 각 기술이 우선순위에 얼마나 잘 부합하는지에 대해 1~5점 척도로 순위를 매깁니다.
이렇게 하면 프로세스를 비교할 수 있는 객관적인 점수가 제공됩니다. 가장 잘 맞는 것은 주요 요구 사항과 기능의 균형을 맞추는 것입니다.
4단계: 비용, 리드 타임 및 경험 평가하기
또한 실용적인 고려 사항도 고려하세요:
- 사내에 어떤 3D 프린팅 경험과 기술을 보유하고 있나요? 교육이 필요한가요?
- 예산에 적합한 장비 비용, 운영 비용, 재료비는 얼마인가요?
- 메서드의 사후 처리 요구 사항을 관리할 수 있나요?
- 프로젝트 마감일은 언제인가요? 빌드 속도가 일정과 일치하나요?
정성적, 정량적 요소를 함께 고려하여 최적의 기술을 선택하세요. 필요한 경우 3D 프린팅 서비스를 활용하여 도입 위험을 줄이세요.
5단계: 프로토타이핑을 통한 유효성 검사
최종 결정하기 전에 후보 기술에 대한 테스트 프로토타입을 제작하여 호환성을 검증하세요.
정확도, 마감, 기계적 성능이 예상 결과와 일치하는지 평가하고 필요한 경우 반복합니다.
프로토타이핑을 통해 예상치 못한 문제를 줄이고 애플리케이션에 가장 적합한 3D 프린팅 프로세스를 확정할 수 있습니다.
이 구조화된 기준을 따르면 3D 프린팅 투자에 대한 가치와 생산성 향상을 극대화할 수 있습니다.
3D 프린팅의 미래
3D 프린팅 기술은 30년 전 처음 등장한 이래 급속도로 발전해 왔습니다. 이 시장은 연평균 25%의 성장을 거듭하여 2024년에는 전 세계적으로 340억 달러를 넘어설 것으로 예상됩니다.
몇 가지 트렌드가 산업 전반에 걸쳐 도입을 촉진하고 있습니다:
재료의 발전
새로운 3D 프린팅 가능 포토폴리머, 복합재, 연성 필라멘트 및 금속 합금은 고성능 부품 생산 역량을 확장하고 있습니다.
하이브리드 제조
단일 플랫폼에서 3D 프린팅과 기계 가공, 로봇 공학 및 기타 프로세스를 결합하면 자동화가 향상됩니다.
대량 사용자 지정
애자일 3D 프린팅은 단순한 프로토타입 제작이 아닌 대규모의 맞춤형 최종 제품을 제작할 수 있습니다.
금속 성장
금속 3D 프린팅에 대한 수요는 항공우주, 치과, 의료 분야에서 매년 50% 이상 증가하고 있습니다.
분산 제조
사용 지점과 가까운 곳에 위치한 3D 프린팅 시설은 물류 비용과 환경에 미치는 영향을 줄입니다.
적층 가공은 향후 10년 동안 제조, 의료, 소비재, 건설 산업 전반에 걸쳐 설계, 프로토타입 제작, 생산, 비즈니스 모델을 혁신할 것입니다.
주요 내용 및 요약
이 3D 프린팅 기술 개요에서 얻을 수 있는 주요 시사점은 다음과 같습니다:
- 각각 고유한 기능을 갖춘 수많은 3D 프린팅 프로세스가 존재합니다.
- 최적의 방법을 선택하는 것은 대상 재료, 정확도, 부품 크기, 생산 수량 등과 같은 요소에 따라 달라집니다.
- FDM은 가장 저렴하고 FFF는 가장 많이 사용되는 기술입니다.
- 뛰어난 표면 마감과 섬세한 디테일을 제공하는 SLA
- SLS를 통해 우수한 속성을 갖춘 기능성 프로토타입 제작 가능
- 단기 프로덕션을 위한 속도와 품질을 결합한 MJF
- 대형 금속 부품을 3D 프린팅하는 데 사용되는 EBM 및 DED
- 하이브리드 제조는 3D 프린팅을 다른 공정과 함께 활용하여 유연성을 극대화합니다.
- 재료와 방법의 발전으로 적용 분야가 계속 확대될 것입니다.
요약하자면, 각 적층 제조 기술의 원리를 이해하면 주어진 제품 요구 사항에 가장 적합한 공정을 파악할 수 있습니다. 주요 옵션을 프로토타이핑하면 추가 검증을 통해 위험을 최소화할 수 있습니다. 다목적성, 생산성 및 폐기물 감소 잠재력을 갖춘 3D 프린팅은 향후 산업 전반에 걸쳐 핵심 제조 기술이 될 것입니다.
자주 묻는 질문
다음은 3D 프린팅 기술에 대한 몇 가지 일반적인 질문에 대한 답변입니다:
Q: 어떤 3D 프린팅 기술이 가장 저렴하나요?
A: FDM(용융 증착 모델링)은 가장 저렴한 3D 프린팅 기술입니다. 장비와 재료 비용 모두 PLA 및 ABS와 같은 일반적인 열가소성 플라스틱을 사용하는 FDM의 경우 가장 저렴합니다.
Q: 어떤 3D 프린팅 방식이 가장 정확도가 높나요?
A: 광조형(SLA)은 대부분의 광중합체에 대해 25~100미크론 범위의 모든 일반적인 3D 프린팅 기술 중 가장 높은 정확도를 제공합니다. 따라서 엄격한 허용 오차가 필요한 애플리케이션에 이상적입니다.
Q: 멀티 컬러 프린트가 가능한 3D 프린팅 프로세스에는 어떤 것이 있나요?
A: 풀 컬러 바인더 분사 및 멀티 젯 퓨전(MJF)과 같은 파우더 베드 퓨전 방식은 재료 증착을 정밀하게 제어하여 멀티컬러 인쇄를 지원합니다. FDM과 같은 열가소성 압출 방식도 여러 프린트 헤드를 사용하여 컬러 혼합이 가능합니다.
Q: 어떤 금속을 3D 프린팅할 수 있나요?
A: 티타늄 합금, 스테인리스 스틸, 코발트 크롬, 알루미늄, 니켈 합금은 파우더 베드 또는 지향성 에너지 증착 방법을 사용하여 3D 프린팅할 수 있는 가장 일반적인 금속입니다.
Q: 패브릭이나 유연한 소재에 가장 적합한 3D 프린팅 방법은 무엇인가요?
A: 유연한 TPU 필라멘트를 사용한 융착 모델링은 직물 및 고무와 유사한 탄성 특성을 가진 유연한 소재를 3D 프린팅하는 가장 간단한 방법입니다. SLS 프린팅은 분말 폴리우레탄 소재를 사용하여 유연한 부품을 제작할 수도 있습니다.
Q: 3D 프린팅 부품의 크기는 얼마나 커질 수 있나요?
A: 건축용 대형 3D 프린터는 길이가 50피트가 넘는 부품을 제작할 수 있습니다. 그러나 대부분의 산업용 시스템의 경우 최대 부품 크기 범위는 다음과 같습니다:
- SLS: 15 x 13 x 18인치
- SLA: 1입방피트
- FDM: 12 x 12 x 12인치
- DED: 사실상 무제한 크기
Q: 어떤 3D 프린팅 프로세스가 가장 빠릅니까?
A: 제작 속도 측면에서 HP의 Multi Jet Fusion은 SLS 및 SLA 공정보다 최대 10~100배 빠른 속도를 구현할 수 있습니다. 또한 DED 방식은 시간당 최대 0.5kg의 높은 증착 속도를 제공하지만 전체 부품을 제작하려면 더 많은 패스가 필요합니다.
Q: 대량 생산에는 어떤 3D 프린팅 방식이 사용되나요?
A: 바인더 제팅과 재료 제팅은 대규모 생산에 가장 적합합니다. FDM, SLS 및 MJF는 최대 10,000개 단위의 단기 제조에 적합합니다. DED는 대량의 금속 부품을 제작할 수 있습니다.
Q: 금속 3D 프린팅은 얼마나 정확하나요?
A: 금속의 분말 베드 용융은 약 50~100미크론의 정확도를 달성할 수 있으며 가공 및 마감 처리를 통해 정밀도를 더욱 높일 수 있습니다. 콜드 스프레이 DED는 약 200미크론의 정확도가 낮습니다.