ATRAC 3D

최근 몇 년간 하드웨어와 소프트웨어, 소재를 아우르는 3D 프린팅 기술이 급격하게 발전해오면서 3D 프린터는 얼리 어답터들의 전유물에서 다양한 산업 분야에서 디자인, 엔지니어링, 제조 워크플로를 통합하는 구성 요소로 변모하게 되었습니다.

용융 적층 모델링 방식(FDM)과 광경화성 수지 조형 방식(SLA), 선택적 레이저 소결 방식(SLS), 이들은 시장에서 가장 인기 있는 세 가지 3D 프린터 방식입니다. 지난 십 년간 혁신을 줄곧 가속해 온 프린터 제조사의 노력 덕분에 이제 더 많은 기업이 이 세 가지 3D 프린팅 기술에 접근할 수 있게 되었지만, 다양하고 경쟁적인 3D 프린팅 솔루션 중 비즈니스에 적합한 것을 고르기란 쉽지 않을 수 있습니다.

이 종합 구매 가이드에서는 (필라멘트, 레진, 분말 3d 프린터로도 알려져 있는) FDM과 SLA, SLS 3D 프린터를 자세히 살펴보고 프린트 품질, 소재, 응용분야, 워크플로, 속도, 비용을 비롯한 다양한 측면에서 비교하여 개개의 비즈니스에 꼭 들어맞는 기술을 선택하실 수 있도록 도움을 드리고자 합니다.

FDM 3D 프린팅은 어떤 기술인가요?

용융 필라멘트 제조 방식(FFF)으로도 알려진 용융 적층 모델링 방식(FDM)은 소비자 계층에 가장 널리 알려진 3D 프린팅 방식이자, 파트를 빌드하는 데 '뜨거운 글루 건'을 사용하는 광의의 3D 프린팅 개념에 익숙한 비전문가들에게 인지도가 가장 높은 유형입니다.

3D 프린터 사용자 중에는 FDM 3D 프린터로 3D 프린팅에 입문하는 사람들이 많은데, 그 이유는 초중등 학교와 심지어 대학교의 메이커스페이스에서도 가장 흔하게 접해 볼 수 있는 프린터 유형이 FDM 방식이기 때문입니다. 디자인, 엔지니어링, 제조 기업에서는 주로 컨셉 증명 모델을 빠르게 제작하여 디자인 팀과 합의를 거친 후에 기능을 더 추가한 프로토타입을 제작할 목적으로 FDM 프린터를 사용합니다.

시중의 FDM 3D 프린터는 크기와 가격대 면에서 선택의 폭이 넓습니다. 기술과 워크플로가 단순하여 투자 비용을 아끼면서 3D 프린팅에 입문하려는 사용자들에게 매력적인 선택지가 될 수 있습니다. 그렇지만 FDM 프린터를 사용하면 그 단순성과 실용성을 제작하려는 파트의 품질, 그리고 성능과도 맞바꾸어야 할 때가 종종 있고, 기능적인 성능, 수밀성, 등방성, 매끄러운 표면이 필요한 사용자에게는 SLA와 SLS 3D 프린터가 훨씬 우수한 대안이 될 수 있습니다.

SLA 3D 프린팅은 어떤 기술인가요?

광경화성 수지 조형 방식(SLA) 3D 프린팅은 1980년대에 세계 최초로 발명된 3D 프린팅 기술입니다. 그럼에도 불구하고 SLA 방식이 FDM 3D 프린팅만큼 널리 채택되고 인지도를 확보하기까지는 비교적 긴 시간이 필요했는데, 이는 대체적으로 가격대가 높고 프린팅 기술이 살짝 더 복잡하기 때문입니다.

광경화성 수지 조형 방식, 즉 레진 3D 프린팅이란 광원으로 액상 레진을 경화하여 한 층씩 딱딱하게 쌓아 올리는 공정을 의미합니다. 처음에는 광원으로 레이저를 사용했지만 최근에는 DLP 3D 프린터의 디지털 광 프로젝터나 MSLA나 LCD 3D 프린터의 발광 다이오드(LED)로 교체되는 추세입니다. 요약하면 광경화성 수지 조형 방식이라는 용어를 레이저로 레진을 경화하는 프린터와 연결하여 사용하기는 하지만 오늘날 각기 다른 광원을 사용하는 레진 3D 프린터도 모두 광경화성 수지 조형 방식 3D 프린터입니다.

SLA 3D 프린터로 생산한 파트는 다른 3D 프린팅 기술보다 비교적 표면 마감이 더 매끄럽고, 공차와 치수가 더 정확합니다. SLA 3D 프린터는 이렇게 우수한 표면 마감과 다양한 소재 물성 덕분에 (그리고 결과물이 사출 성형으로 제작된 파트와 외관과 성능이 흡사하므로) 기능성 프로토타입 제작에도, 최종 사용 제품과 공구 제작에도 사용하기에 안성맞춤입니다.

폭넓은 소재 선택으로 응용 분야가 넓어진다는 점은 SLA 기술의 장점 중 가장 우수한 점에 속합니다. 이 클러치 부트는 Formlabs의 Form 4 MSLA 3D 프린터에서 Silicone 40A Resin을 프린팅하여 제작한 것입니다.	SLA 파트는 표면이 매끄럽고, 공차와 치수 정확도가 극도로 정확하여 치의료 분야의 수복물 제작용 모형같이 까다로운 응용 분야에 가장 적합한 기술로서 자리매김하게 되었습니다.

SLA용 소재는 FDM과 SLS 3D 프린팅에 사용되는 업계 표준 열가소성 플라스틱과는 정반대로 그 배합이 각각 고유합니다. 소재의 다양성은 SLA의 주요 장점에 속합니다. 광학, 기계, 열 관련 물성을 폭넓게 얻을 수 있는 혁신적인 SLA 포토폴리머 레진 배합이 탄생하여 표준, 엔지니어링, 산업용 열가소성 플라스틱의 물성과 일치하는 물성 뿐만 아니라 세분화된 응용 분야에서 요하는 난연성이나 정전기 방전성, 생체적합성과 같이 특수한 성능도 얻을 수 있게 되었습니다. 이렇게 무궁무진한 물성에 SLA 파트의 정확도와 표면 마감을 결합하면 항공우주, 자동차, 소비재 제조, 헬스케어, 치의료 외 다양한 산업 분야에서 응용 분야를 개척할 수 있습니다.

SLA 3D 프린팅은 어떤 기술인가요?

선택적 레이저 소결 방식(SLS)은 강력하고 기능적인 부품을 생산할 수 있어 다양한 산업 분야에서 신뢰하는 기술이자, 산업 응용 분야에서 가장 일반적인 적층 제조 기술입니다.
SLS 3D 프린터는 고출력 레이저를 사용하여 입자가 미세한 폴리머 분말을 용융하여 융합합니다. 프린팅 과정 내내 용융되지 않은 분말이 파트를 지지하므로 전용 서포트 구조가 필요하지 않습니다. 이런 점 덕분에 SLS 3D 프린팅은 내부 피처, 언더컷, 박벽, 네거티브 피처 같은 복잡한 형상을 제작하는 것 뿐만 아니라 생산 물량이 큰 응용 분야도 무리 없이 처리하는 데 적합한 기술이 되었습니다. 즉, 프린트 베드에서 자체 서포트가 가능하므로 파트를 '네스팅(3차원 공간 상에서 파트 내부에 파트를 배치) '할 수 있고 결과적으로 빌드 챔버를 꽉 채워 배치할 수 있어 생산 물량에 도달하기 쉬우며 심지어 프린터가 단 한 대라도 이런 장점을 이용할 수 있습니다.

SLS 프린팅으로 생산된 파트는 사출 성형 파트와 흡사한 강도 외에도 기계적 물성이 우수합니다.

SLS 방식에서 가장 흔히 사용하는 재료는 나일론으로, 기계적 물성이 우수하여 인기 있는 엔지니어링 열가소성 플라스틱입니다. 나일론은 튼튼하면서도 가볍고 유연할 뿐만 아니라 충격, 화학물질, 열, 자외선, 물, 먼지의 영향에 안정적이기까지 합니다. 기타 인기 있는 SLS 3D 프린팅 소재에는나일론 복합재, 폴리프로필렌(PP), 플렉서블 TPU가 있습니다.

SLS 3D 프린팅은 기능성 프로토타입 제작과 소량이나 브리지 제조에서 사출 성형의 비용 효율적인 대체제로 이상적인 기술입니다.	SLS 3D 프린팅 기술을 이용하면 최종 사용 제품도 생산할 수 있으며 심지어 유연한 소재도 사용할 수 있는 데, Fuse 1+ 30W SLS 3D 프린터에서 TPU 90A Powder를 프린팅하여 제작한 워치 스트랩을 그 일례로 들 수 있습니다.

저렴한 파트당 비용과 우수한 생산성, 기존 재료를 사용할 수 있는 실용성을 모두 겸비한 SLS 방식은 기능성 프로토타입 제작용으로 엔지니어들에게 널리 사랑을 받고 있으며 단기 생산 실행 또는 브릿지 제조에서 사출성형을 대체할 수 있는 경제적인 대안이 되었습니다. 최근 몇 년간 SLS 방식의 워크플로와 진입 가격대에서 접근성이 점차 확대됨에 따라 SLS 역량을 인하우스로 도입하여 공급망 강화와 프로토타입에서 생산까지의 워크플로 가속의 효과를 도모하고자 하는 기업이 점점 늘고 있습니다.

FDM vs. SLA vs. SLS: 필라멘트, 레진, 분말 3D 프린터의 비교

3D 프린팅에 투자한 기업은 대부분 3D 기술을 두 가지 이상 사용합니다.각 기술에는 장단점이 있으며, 일반적으로는 각 기술을 다양한 상황에서 사용 가능한 도구로 취급해야 가장 완벽한 워크플로라 할 수 있습니다.

자사의 고유한 요구 사항에 맞는 한 가지 유형의 기술을 선택하려는 기업의 경우 여러 가지 요소를 고려해야 합니다. FDM, SLA, SLS 3D 프린터를 선택할 때 고려해야 할 주요 요인을 요약하면 다음과 같습니다.

출처: https://formlabs.com/kr/blog/fdm-vs-sla-vs-sls-how-to-choose-the-right-3d-printing-technology/