3D프린터의 종류와 작동원리

마크봇|2019. 11. 16. 23:52

오늘날에 제조업 분야 스타트업이 시제품을 제작하기 전에 3D프린터로 출력을 해본 뒤, 외부 및 내부구조를 점검한 이후에 시제품 제작에 들어가는 것이 수순이 되었습니다.

뉴스에서는 3D프린터로 집도 만들 수 있다고는 하지만, 현실적으로 일상생활에서 활용가능한 기능과 비용적인 문제 때문에 아직까지도 3D프린터의 대중화는 시간이 조금 남은 듯합니다. 

그래도 시제품을 제작하는 제품화 과정에서 3D프린팅은 유용한 과정이기 때문에 많이 활용되고 있습니다.

3D프린터의 작동원리에 대해서는 하나하나만 가지고도 이야깃거리가 많지만, 간단하게 작동되는 대표적인 작동원리 정도를 알아보도록 하겠습니다.


용융적층모델링(Fused Deposition Modeling)이라고 하는데 쉽게 말해서, 고체기반의 형태를 가진 재료를 녹여가면서 쌓아올려서 모형을 만드는 방식입니다. 

가장 대중적인 방식이며 다양한 재료를 활용할 수 있으며, 만들어진 조형물은 견고 하나, 표면이 거칠며, 내부구조를 만드는데 있어서 취약하다는 단점이 있습니다.

<FDM방식> 


선택적레이저소결(Selective Laser Sintering)방식이라고 하는데 단단한 분말형태의 재료를 레이저로 쏘면 레이저를 받은 면이 가열되어 접합이 이루어져서 응고되어 서로가 연결되어 모형을 만들어 내는 방식입니다. 

이러한 SLS방식은 주로 녹는 점이 높은 금속에 적용되고 있습니다. FDM방식에서는 필수적인 서포트가 필요없기 때문에, 상당한 시간 소요를 낮추어 주면서 정밀도가 높아, 생산성이 높습니다. 

다만, 장비단가가 너무 높으며, 부피가 상당히 커 활용히 어려운 단점이있습니다. 국내 기술개발로 다소 저렴한 모델이 개발된다면, 대중화 될 가능성이 높습니다.

<SLS방식> 

광경화수지조형(Stereo Lithography Apparatus)방식이라고하는데 액체형식의 광경화성 소재가 들어있는 수조에 레이저를 쏘면 액체가 굳으면서 조형물을 만들어가는 형식입니다. 

SLA방식의 가장 큰 장점이라고 하면 액체상태의 재료를 조형물을 만들어가기 때문에 정밀도가 상당히 높습니다. 다만 SLA방식은 장비뿐만 아니라, 재료또한 상당한 고가이며, 정밀도는 높으나 색상구현에 다소 어려움이 있습니다.

<SLA방식> 

액체 상태의 광경화성 수지에 조형하고자 하는 모양의 빛을 DLP(Digital Light Projector)에 투사하여 적층시키는 방식으로 광경화성 수지에 조사하여 한층씩 경화시켜 모형물을 만들어가는 방식입니다. 

다른 방식보다 월등한 인쇄속도와 매끄러운 품질력을 자랑하지만, 이에 반해 비용이 매우 고가인점과 정밀도를 위해서 출력사이즈 크기의 한계가 있습니다.

<DLP방식> 

포스팅을 작성하면서, 아직까지 3D프린터의 국내인력양성과 기술개발 부분에서 한단계 발전이 필요하다는 생각이 드네요. 

지속적인 연구개발이 이루어져서 가정에서도 쉽게 필요한 고품질의 제품을 만들 수 있는 날이 다가왔으면 하네요.

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