3D 프린팅 재료: 종류, 특성 및 최적의 재료 선택 방법

3D 프린팅 재료

제작하려는 부품의 기능에 따라 최적의 3D 프린팅 소재가 결정됩니다. PLA와 ABS는 프로토타입 제작에 적합하며, SLS 나일론과 엔지니어링 레진은 기능성 부품에 사용됩니다. 금속 프린팅은 고성능 산업용 부품에 사용됩니다. 소재와 성능 요구 사항을 비교 검토한 후 적절한 프린팅 공정을 선택하십시오.

3D 소재를 이해하는 것은 특히 부품이 컨셉 모델에서 실제 사용 단계로 발전함에 따라 매우 중요합니다. PLA로 만든 시각적 프로토타입은 책상 위에서는 괜찮아 보이지만, 열을 가하면 갈라지고 물러집니다. 따라서 어떤 소재가 어떤 요구 사항을 견딜 수 있는지 아는 것이 중요합니다.

Boda Tech는 완벽한 서비스를 제공합니다. 3D 프린팅 서비스맞춤형 제품의 재료 선정부터 최종 생산까지 3D 프린팅  다양한 프로젝트를 지원합니다. 시제품 제작을 위한 플라스틱 소재든 기능성 부품 제작을 위한 금속 소재든, 저희 팀은 고객의 용도에 맞는 최적의 소재와 공정을 선택할 수 있도록 도와드립니다.

 

3D 프린팅에 사용할 수 있는 재료는 무엇인가요?

3D 프린팅에 사용되는 재료는 일반적으로 크게 두 가지 범주로 나뉩니다. 3D 프린팅 플라스틱  3D 프린팅 금속.

열경화성 수지와 열가소성 수지: 핵심적인 차이점

3D 프린팅에 사용되는 두 가지 주요 플라스틱 유형을 이해하는 것은 재료를 비교하기 전에 중요합니다.

열가소성 수지:

• 여러 번 녹였다가 다시 굳힐 수 있습니다. FDM 및 SLS 프린팅에 사용됩니다. PLA, ABS, PETG, 나일론, TPU 등이 그 예입니다.
• 자동차 산업에서는 클립과 브래킷에 나일론 열가소성 소재를 사용하는데, 이는 설계 변경이 필요할 경우 해당 소재를 다시 녹일 수 있기 때문입니다.
• 폐기물을 재가공할 수 있으므로 재활용 중심 생산에 선호됩니다.

열경화성 수지:

• SLA 수지는 자외선이나 열에 의해 영구적으로 경화되며 다시 녹일 수 없습니다. SLA 수지는 열경화성 수지이며, 모든 방향에서 일정한 강도를 가진 매끄럽고 등방성인 부품을 생산합니다.
• 치과 기공소에서는 수술 가이드 제작에 SLA 열경화성 수지를 사용하는데, 이는 영구적인 경도와 치수 안정성이 매우 중요하기 때문입니다.
• 내열성과 표면 품질이 절대 타협할 수 없는 보석 주조 패턴과 같은 분야에서는 열가소성 수지보다 더 나은 선택입니다.

떠오르는 소재:

다음은 새롭게 떠오르는 3D 프린팅 소재 몇 가지입니다.

• 식물 기반 PLA 블렌드와 같은 생분해성 열가소성 수지는 포장재 및 소비재 분야에서 사용량이 증가하고 있습니다.
• 탄소 섬유 강화 나일론은 재활용성과 금속에 가까운 강성을 결합하여 항공우주 및 로봇 공학 분야에 사용됩니다.
• 세라믹이 첨가된 열경화성 수지는 극한의 고온 환경에 적용 가능한 산업 분야용으로 개발되고 있습니다.

FDM 3D 프린팅 재료

FDM 프린팅 필라멘트 

FDM 방식은 열가소성 수지를 녹여 층층이 쌓아 올리는 방식입니다. 이는 가장 저렴하고 접근성이 좋은 3D 프린팅 방법으로, 간단한 기능 부품이나 기본적인 프로토타입 제작에 적합합니다.

ABS vsPLA

이는 FDM 소재를 선택할 때 가장 일반적으로 사용되는 비교 기준입니다.

PLA FDM 방식으로 출력하기 가장 쉬운 소재 중 하나입니다. 생분해성이고 무취입니다. 시각적 프로토타입 및 컨셉 모델 제작에 이상적입니다. 단점은 내열성이 낮고(약 60°C에서 연화됨) 충격에 약하다는 점입니다.

시각적 프로토타입 및 컨셉 모델 제작에 가장 적합합니다. 내열성이 필요하지 않은 데스크톱 프로토타입 제작에는 PLA를 선택하세요.

ABS 최대 100°C의 온도까지 견딜 수 있습니다. 기계적 스트레스를 받는 기능성 프로토타입 제작에 이상적입니다. 가열식 프린팅 베드가 필요하지만 적절한 환기를 확보해야 한다는 점이 중요한 절충점입니다.

기계적 스트레스를 받는 기능성 프로토타입에 가장 적합합니다. 부품이 최대 100°C의 온도를 견뎌야 하는 경우 ABS를 선택하십시오.

ABS나 PLA는 양산 부품에 최적의 선택은 아닙니다. 엔지니어링 수지와 SLS 나일론은 기계적 성능 면에서 더 우수합니다.

추가 주요 FDM 재료

자재	주요 속성	베스트
PETG	식품 안전성, 화학 물질 및 습기에 강한 옵션	방수 기능이 있는 스냅핏 부품
나일론	내열성, 강도, 유연성	내마모성 기능성 부품
TPU	유연하고 충격 흡수성이 뛰어납니다.	유연한 프로토타입, 진동 감쇠
복합	유리 섬유로 강화된 매우 단단한 탄소 섬유	지그와 고정구는 구조 부품입니다.

이방성은 FDM 방식의 주요 한계점 중 하나입니다. 적층 접착력으로 인해 특정 방향으로 강도가 약해집니다. 따라서 부품에 특정 방향의 하중이 가해질 경우 출력 방향을 신중하게 고려해야 합니다.

SLA 3D 프린팅 재료

SLA 3D 프린팅 재료 

SLA는 레이저를 사용하여 액체 레진을 경화시키는 공정입니다. 이 공정은 다른 어떤 플라스틱 3D 프린팅 방식보다 최고 수준의 표면 마감, 정밀한 공차 및 고해상도를 제공합니다. 층 사이의 화학적 결합으로 인해 부품은 등방성을 갖게 됩니다.

SLA 수지 종류

SLA는 널리 사용되는 용어입니다. 3D 인쇄 자료사용 용도에 따라 여러 유형으로 나뉩니다. 

• 범용 수지: 매끄럽고 무광택 마감으로 컨셉 모델 및 시각적 프로토타이핑에 적합합니다.
• 엔지니어링 수지ABS 및 HDPE의 특성을 모방하여 설계되었습니다. 이 수지는 압축, 굽힘 및 충격에 견딜 수 있습니다. 하우징, 외함 및 커넥터는 표준 옵션으로 제공됩니다.
• 경질 수지최대의 강성을 위해 유리 또는 세라믹으로 채워져 있습니다. 지그 및 고정구는 물론 고온 부품의 공기 흐름에도 사용됩니다.
• 유연성 탄력있는 수지: 실리콘이나 고무의 특성을 모방합니다. 이러한 수지는 찢어지지 않고 반복적으로 구부릴 수 있습니다. 의료기기 시제품 제작에 이상적입니다.
• 높음 -온도 수지가열해도 형태를 유지합니다. 금형 및 인서트뿐만 아니라 열에 노출되는 부품에도 사용됩니다.
• 에 Biocompatibl 수지치과 및 의료 분야에서 재료 안전성이 요구되는 용도에 맞게 설계되었습니다.

SLA는 모든 플라스틱 프린팅 방식 중에서 가장 다양한 소재를 선택할 수 있습니다. 선택한 레진은 출력에 직접적인 영향을 미칩니다. 응용 분야의 기계적 및 열역학적 요구 사항을 충족합니다. 컨셉 모델, 시각적 프로토타입, 하우징, 인클로저 및 기계 부품에 가장 적합합니다.

SLS 3D 프린팅 재료

SLS 소재 

SLS는 열가소성 수지, 나일론, 금속 분말 등 다양한 재료를 사용합니다. 용융되지 않은 분말이 인쇄 과정에서 부품을 지지하기 때문에 별도의 지지 구조물이 필요하지 않습니다. 복잡한 형상에 대한 탁월한 설계 유연성. SLS 공정에 일반적으로 사용되는 소재는 나일론 12입니다. 나일론 12는 충격에 강하고, 내구성이 뛰어나며, 습기, 자외선, 화학 물질에 대한 안정성이 우수합니다. 기능성 프로토타입 제작은 물론 최종 생산 부품에도 적합한 소재입니다.

나일론 11은 나일론 12보다 뻣뻣하지만 탄성이 더 높습니다. 강성보다 인성이 더 중요한 용도에 적합합니다. 구조적 강성이 요구되는 용도에는 유리 섬유 또는 탄소 섬유로 보강된 나일론 복합재를 사용할 수 있습니다. SLS(선택적 레이저 소결)용 TPU는 우수한 자외선 안정성과 충격 흡수성을 갖춘 유연한 고무형 부품을 제작하는 데 사용됩니다. SLS 부품의 기계적 성능은 사출 성형 부품과 유사합니다. 표면 마감은 텀블링 및 염색과 같은 후처리를 통해 개선할 수 있습니다.

금속 3D 프린팅 재료

3D 프린팅용 금속

금속 3D 프린팅은 주로 항공우주, 자동차 및 의료 산업에서 사용됩니다. DMLS(직류 레이저 소결) 및 SLM(선택적 레이저 소결) 공정은 금속 분말을 층층이 융합하여 기존 기계 가공으로는 복제하기 어려운 견고한 부품을 제작합니다.

3D 프린팅에 일반적으로 사용되는 금속은 다음과 같습니다.

• 티타늄은 항공우주 및 의료용 임플란트 부품에 사용되는 경량, 고강도, 내열성 소재입니다.
• 스테인리스강은 내식성이 뛰어나고 강도가 높은 산업용 부품에 사용됩니다.
• 알루미늄 구조 경량 부품 및 열 관리 부품
• 니켈 합금은 고온 터빈 부품 및 엔진에 사용됩니다.
• 금형 및 주형용 공구강, 그리고 내마모성이 뛰어난 공구에 사용됩니다.

금속 프린팅은 플라스틱 프린팅보다 비용이 더 많이 듭니다. 금속과 유사한 특성을 가진 부품을 더 저렴한 가격으로 제작하려면 SLA 패턴을 이용한 플라스틱 부품의 전기 도금이나 주조를 고려해 보세요.

 

최적의 3D 프린팅 재료를 선택하는 방법은 무엇일까요?

다음은 적합한 3D 프린팅 재료를 선택하기 위한 몇 가지 기본적인 단계입니다. 

1단계: 자신의 수행 수준을 파악하세요

낮은 성능

• 기계적 요구 사항은 없고, 시각적 모델 또는 적합성 테스트만 필요합니다.
• 적합한 재료: PLA 수지 또는 일반 SLA 수지
• 사용 사례 예시: 디자이너가 휴대폰 케이스의 외관과 손에 쥐었을 때의 느낌을 확인하기 위해 모형을 출력합니다. 강도가 필요하지 않으므로 기본적인 SLA 레진으로도 충분합니다.

평범한 성능

• 실제 생산 부품처럼 작동해야 하는 기능성 프로토타입
• 적합한 재료: ABS, 엔지니어링 SLA 수지 또는 SLS 나일론
• 사용 사례 예시: 엔지니어가 대량 생산에 앞서 조립 적합성과 기본 기능을 확인하기 위해 가벼운 압력 하에서 테스트할 밸브 하우징 프로토타입을 출력합니다.

고성능

• 장기간 마모, 열, 화학 물질 노출 또는 반복적인 하중을 받는 부품
• 적합한 재료: SLS 나일론 복합재 또는 엔지니어링 SLA 수지
• 사용 사례 예시: 한 제조업체가 자동차 엔진룸 내부에 장착되는 부품용 브래킷을 제작하는데, 이 브래킷은 열 순환, 진동, 그리고 엔진 오일과의 접촉에도 견뎌야 합니다.

2단계: 특정 재료 속성 일치시키기

성능 수준을 결정했으면 해당 부품에 적합한 재료를 선택하십시오.

• 충격 저항성: FDM 방식의 ABS 또는 나일론, SLA 방식의 고강도 수지 또는 나일론 11 또는 12.
• 유연성: TPU는 FDM, SLA 또는 SLS 방식 모두에 사용할 수 있습니다.
• 내열성: 고온 또는 경질 SLA 수지. SLS용 나일론 12
• 내화학성: FDM 방식에서는 PETG, SLA 방식에서는 경질 수지, SLS 방식에서는 나일론
• 강성: 경질 SLA 수지, SLS 나일론 복합재, FDM 탄소 섬유 복합재

3단계: 프로세스상의 장단점을 고려하십시오.

재료와 공정은 상호 의존적입니다. SLA는 정밀한 공차, 매끄러운 표면 마감, 그리고 다양한 재료를 구현할 수 있는 공정입니다. 내부 형상이 더 중요한 경우에는 SLS가 선호되는 공정입니다. 나일론이 주요 재료 계열입니다.

재료 선택 실수 

먼저 재료를 선택한 다음 적용 분야를 정의하십시오. 성능 요구 사항을 최우선으로 고려해야 합니다. 재료는 부품이 수행해야 하는 기능에 따라 결정됩니다.

• FDM 부품 설계 시 이방성을 무시하면 FDM 적층선으로 인해 방향성 약점이 발생합니다. 하중을 받는 FDM 부품은 생산 전에 방향을 조정해야 합니다.
• 작동 온도 계산 오류. PLA는 자동차 내부, 산업 환경 및 기타 응용 분야에서 일반적으로 발생하는 온도보다 높은 온도로 가열되면 연화됩니다. 항상 실제 작동 조건에 맞춰 열 변형 온도를 확인하십시오.
• 주조만으로 충분한 경우 금속 3D 프린팅을 선택해야 합니다. SLA 방식의 정밀 주조 패턴은 다양한 용도에서 더 저렴하고 빠른 속도로 금속 부품을 생산할 수 있습니다.

맺음말 

모든 3D 프린팅 프로젝트에서 가장 중요한 부분은 적합한 재료를 선택하는 것입니다. FDM 방식의 플라스틱, SLA 방식의 수지, SLS 방식의 나일론, 그리고 금속 등 다양한 재료의 특성과 성능 요구 사항을 잘 조화시키는 것이 실제 사용에서 부품의 성공 여부를 결정짓습니다.

Boda Tech 팀은 모든 주요 공정 및 재료 유형에 대한 풍부한 경험을 보유하고 있습니다. 최적의 옵션을 선택하고 비용이 많이 드는 재인쇄를 방지하여 비용을 절감할 수 있도록 도와드립니다. 문의해 주세요. 최대한 빨리 여기를 클릭해주세요. 차기 프로젝트에 사용할 자재 선정에 대해 논의하기 위해서입니다.

 

FAQ's

기능성 부품을 3D 프린팅하는 데 적합한 재료는 무엇인가요? 

주요 선택 사항으로는 SLS 나일론 12, 엔지니어링 수지 및 경질 SLA 수지가 있습니다. 선택은 적용 분야의 기계적, 열적 및 화학적 요구 사항에 따라 결정됩니다.

FDM 방식과 SLA 방식의 플라스틱 차이점은 무엇인가요? 

FDM 필라멘트는 녹았다가 다시 굳는 열가소성 수지입니다. SLA 수지는 자외선에 노출되면 영구적으로 경화되는 열경화성 수지입니다. SLA로 제작된 부품은 표면이 더 매끄럽고 등방성이 더 강합니다. FDM으로 제작된 부품은 비등방성일 수 있으며 기본적인 용도에는 가격이 더 저렴합니다.

기능성 프로토타입 제작에 있어 3D 프린팅 재료들을 가장 효과적으로 비교할 수 있는 공정은 무엇일까요? 

SLA 엔지니어링 수지와 SLS 나일론 모두 강도가 뛰어난 기능성 프로토타입을 제작할 수 있습니다. SLS는 복잡한 형상에 대한 설계 자유도가 더 높습니다. SLA는 더 높은 표면 품질과 더 넓은 범위의 소재를 제공합니다. 재료의 특성.

3D 프린팅을 이용해 자동차 부품을 제작하는 데 가장 적합한 재료는 무엇일까요?

자동차 부품의 경우, SLS 나일론 12는 열, 진동 및 기계적 스트레스에 대한 내성이 뛰어나기 때문에 널리 사용됩니다. 에어 덕트, 클립, 브래킷 및 엔진룸 부품에 사용됩니다. 반면, 외관이나 디스플레이용 부품에는 SLA 수지가 더 매끄러운 표면을 제공합니다.

의료기기 제작에 가장 적합한 3D 프린팅 소재는 무엇일까요?

SLA 엔지니어링 레진은 매끄럽고 정밀한 부품을 제작할 수 있어 의료 분야에서 널리 사용됩니다. 생체 적합성 레진은 수술 가이드나 치과 모형과 같은 제품에 사용할 수 있습니다. SLS 나일론은 강도와 ​​유연성이 뛰어나 보철 구성 요소에도 사용됩니다.