3D 프린팅 기술의 발전은 어디까지?

SLS 방식 결과물 @sinterit

3D 프린터란?

적층 제조라고도 하는 3D 프린터는 재료 층을 차곡차곡 쌓아 3차원 물체를 만드는 과정입니다. 이 기술은 수십 년 동안 사용되어 왔지만 최근에야 보다 광범위하게 접근할 수 있고 비용면에서도 저렴해졌습니다. 오늘은 3D 프린팅 기술의 종류에 대해 알아보겠습니다.

3D 프린팅 기술에는 다음과 같은 유형이 있습니다.

• FDM(Fused Deposition Modeling): 3D 프린팅의 가장 일반적인 형태 중 하나로, 재료의 필라멘트를 녹이고 층별로 압출하여 물체를 만듭니다. 주로 제품 설계 및 프로토타입 생산 및 소량 생산에 사용됩니다. FDM의 장점으로는 저렴한 비용, 사용 용이성 및 다양한 재료로 부품을 생산할 수 있는 능력입니다. 그러나 FDM은 다른 3D 프린팅 프로세스에 비해 정밀도 및 마감도가 낮고 프린팅 중 지지 구조가 필요하다는 단점이 있습니다.
  
  
• SLA(Stereolithography): SLA는 광원과 광중합체 수지를 사용하여 부품을 층층이 쌓는 공정의 유형입니다. 용기에 레진을 얇게 층으로 배치하는 것으로 시작하며, 그런 다음 UV레이저를 사용하여  레진을 응고시키는 과정을 반복합니다. SLA의 장점으로는 높은 정확도와 우수한 표면 품질이며 그로써 보다 더 정밀한 형태를 인쇄시킬 수 있습니다. 주로 치과 수복물 및 보석류와 같이 작고 정밀한 부품을 만드는 데 사용됩니다. 단점으로는 인쇄 중 지지 구조가 필요하고 재료 옵션이 제한적이며 다른 방식에 비해 인쇄 속도가 느리다는 점입니다.
  
  
• 선택적 레이저 소결법(SLS): 레이저를 사용하여 플라스틱, 금속, 세라믹 또는 유리 분말 입자를 고체 물체고 소결(융합)하는 3D 프린팅 기술 입니다. 이 방식은 빌드 플랫폼에 얇은 분말 층을 도포한 다음 레이저를 사용하여 입자를 선택적으로 소결 하여 물체의 층을 형성시킵니다. 따라서 미사용 분말은 지지 재료 역할을 하게 되므로 별도의 지지 구조가 필요하지 않습니다. SLS 공법은 정밀한 내부 구조를 가진 부품 인쇄에 적합합니다. 그러나 표면 품질이 다소 낮아 마감 작업이 필요합니다.

• DLP(Digital Light Processing): 이 유형의 3D 프린팅은 디지털 조명 프로젝터를 사용하여 액체 레진을 레이어별로 경화 및 경화시켜 물체를 만듭니다. 이 공정은 빛을 광중합체 수지 통에 투사하고 층층이 응고시켜 물체를 형성시키는 방식입니다. DLP 공정의 장점으로는 신속하고 우수한 정확도 및 높은 마감도가 있습니다. 주로 치아 모델 및 보석과 같은 작고 정밀한 부품을 만드는 데 사용됩니다. 하지만 인쇄 중 지지 구조가 필요하고 재료 옵션이 제한적이라는 단점이 있습니다.
  
  
• 전자빔 용해(EBM): EBM은 전자빔(Electron Beam)을 사용하여 금속 분말을 층층이 녹여 고체 물체를 만드는 방식입니다. 이 공정은 진공 챔버에 금속 분말 층을 배치한 다음 전자빔을 사용하여 입자를 녹여 고체 층을 형성 하는 것을 반복합니다. 이 방식은 고강도 및 고인성 부품음 생산할 수 있으며 일반적으로 항공우주 및 의료 부품 생산에 사용됩니다. EBM방식은 높은 비용과 다소 긴 생산 시간이 필요합니다. 또한 인쇄품이 진공 챔버의 크기 제한을 받습니다.
  
  
• 바인더 제팅(Binder Jetting): 프린터 헤드를 사용하여 액체 바인더를 분말 재료 층에 증착하는 방식입니다. 바인더는 분말 입자를 고체 물체와 함께 묶는 역할을 합니다. 생산 속도가 빠르며 생산 비용 또한 낮고 다양한 재료로 부품을 생산할 수 있습니다.
  
  

FDM 프린터 @zmorph

3D 프린터의 잠재적 영향은 광범위하고 다양합니다. 가장 중요한 것 중 하나는 제조업에 미치는 영향입니다. 3D 프린터는 복잡한 맞춤형 제품의 주문형 생산을 가능하게 하고 대규모 생산 실행의 필요성을 줄이고 폐기물을 줄임으로써 전통적인 제조 공정을 혁신할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 이는 곧 지속 가능하고 효율적이며 유연한 제조 산업으로 이어질 수 있음을 의미합니다.

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3D 프린팅의 또 다른 잠재적 영향은 의료 분야입니다. 이미 3D 프린터 기술은 맞춤형 보철물, 임플란트 및 수술 도구를 만드는 데 사용되고 있습니다. 미래에는 3D 프린팅을 사용하여 개인화된 약물과 이식을 위한 장기를 보다 더 쉽게 만드는 것이 가능할 수 있습니다.

 

바인더제팅 @exone

3D 프린터 기술의 발전은 최근 몇 년 동안 새로운 재료, 방법 및 기능이 개발되면서 급속도로 발전했습니다. 이로 인해 고품질의 복잡한 물체를 매우 정밀하게 생산할 수 있는 보다 발전되고 정교한 3D 프린터가 탄생했습니다. 금속, 세라믹, 생체 적합성 소재 등 신소재 개발도 3D프린팅의 적용 범위를 넓히는데 큰 도움을 주고 있습니다.

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맛있었구마