3D 인쇄 자료 이러한 부품은 설계자에게 디지털 모델을 기능적인 부품으로 변환할 수 있는 유연성을 제공합니다. 의료용 임플란트부터 자동차 부품에 이르기까지 다양한 분야에서 사용되며, 특정 성능 요구 사항을 충족하기 위해 다양한 재료가 선택됩니다.
때에 온다 맞춤형 3D 프린팅, 창의성, 정확성, 그리고 정밀성은 작업 과정에서 매우 중요합니다. 이러한 방식으로 제작된 플라스틱 디자인은 더욱 매력적이고 비용 효율적인 솔루션을 제공합니다. 3D 프린팅 재료 선택이 어려울 수 있지만, 걱정하지 마세요. 이 글은 여러분의 특정 요구에 가장 적합한 재료를 선택하는 데 도움을 줄 것입니다. 플라스틱은 특유의 성질과 자동차부터 항공우주까지 다양한 분야에 활용되는 것으로 잘 알려져 있습니다. 지속 가능한 소재를 포함하여 다양한 선택지가 있습니다. PLA, ABS예산 및 PETG 플라스틱.
3D 프린터는 저품질 플라스틱 소재를 사용할 경우 쉽게 파손되는 부품을 생산하는 경우가 많습니다. 하지만 적절한 플라스틱 소재를 선택하면 3D 프린터로 더욱 내구성이 뛰어나고 고품질이며 탄력 있는 3D 프린팅 부품을 제작하여 다양한 분야에 활용할 수 있습니다.
본 기사는 적합한 플라스틱 종류에 대한 필수적인 세부 정보를 제공하는 것을 목표로 합니다. 3D 프린팅 또한, 호환 가능한 기술에 대해서도 살펴볼 것입니다. 더 나아가, 다음과 관련된 과제들을 검토할 것입니다. 3D 프린팅용 플라스틱 재료 각각의 해결책과 함께.
3D 프린팅용 플라스틱 종류
우선, 3D 프린팅에 적합한 플라스틱 원료를 선택하기 전에 펠릿과 필라멘트의 차이점을 이해하는 것이 중요합니다.
3D 프린팅에 사용되는 일반적인 플라스틱 원료에는 두 가지 유형이 있습니다. 펠렛 필라멘트.
1. 3D 프린팅 펠릿
펠릿은 플라스틱 수지와 같은 작고 알갱이 형태의 조각입니다. 일반적으로 대량으로 생산되며 압축을 포함한 다양한 공정을 통해 플라스틱 제품을 제조하는 데 사용되는 원료입니다. 사출 성형, 및 압출.
3D 프린팅용 펠릿
- 3D 프린팅(적층 제조) 분야에서 펠릿은 펠릿 압출 프린터 또는 과립 압출 프린터라고 불리는 특정 유형의 3D 프린터에 사용됩니다. 이러한 프린터는 펠릿을 녹여 용융 상태로 만든 후 노즐을 통해 압출하여 원하는 물체를 층층이 쌓아 올립니다.
- 펠릿 기반 3D 프린팅은 필라멘트 기반 프린팅보다 덜 일반적이지만, 더 다양한 재료를 사용할 수 있고 재료 비용을 잠재적으로 낮출 수 있다는 장점을 제공합니다.
2. 3D 프린팅 필라멘트
필라멘트는 취급이 용이하고 FDM(융합 적층 방식) 프린터와의 호환성이 뛰어나 데스크톱 3D 프린터에서 더 흔하게 사용됩니다.
3D 프린팅용 플라스틱 필라멘트
- 필라멘트는 스풀에 감겨 있는 길고 가는 플라스틱 재질의 가닥입니다. 필라멘트 기반 3D 프린터에 사용하기 위해 특별히 제조됩니다.
- 필라멘트는 PLA, ABS, PETG, TPU 등 다양한 열가소성 소재로 만들어지며, 각 소재는 고유한 특성을 지닙니다. 이 필라멘트들은 가열된 노즐을 통해 3D 프린터로 공급되어 녹은 후 출력 플랫폼으로 압출되어 층층이 인쇄된 물체를 만들어냅니다.
- 필라멘트 기반 3D 프린팅은 사용이 간편하고, 재료의 종류가 다양하며, 여러 데스크톱 3D 프린터와 호환되기 때문에 인기가 높습니다.
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인기 있는 3D 프린팅용 플라스틱 소재
다양한 종류의 고분자 소재는 각기 다른 유용하고 바람직한 특성을 지니고 있습니다. 이 때문에 필요에 가장 적합한 소재를 선택하는 것이 다소 어려울 수 있습니다. 따라서 3D 프린팅에 사용 가능한 다양한 플라스틱 소재를 살펴보고 각각의 용도에 대한 적합성을 논의해 보겠습니다.
1. 3D 프린팅에 사용되는 폴리락트산(PLA)
PLA는 엔지니어링 열가소성 고분자로, 저렴한 가격과 뛰어난 기능성 덕분에 제품 디자이너들이 3D 프린팅에 가장 선호하는 소재입니다. PLA 플라스틱 PLA는 다른 플라스틱에 비해 상대적으로 낮은 온도에서 출력이 가능합니다. PLA는 다음 온도 범위에서 출력됩니다. 180는 ° C를 220하는 C를 °.
게다가 PLA는 우수한 강도를 제공하며, 열처리 공정을 통해 더욱 강화될 수 있는 인성을 보여줍니다. 전문가들은 PLA의 보편성, 사용 편의성 및 경제성 때문에 선호합니다. 그러나 많은 전문가들은 더욱 다재다능하고 견고하며 내구성이 뛰어난 소재를 찾기도 합니다.
2. 3D 프린팅에 사용되는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS)
다음으로 ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌)가 있습니다. ABS 소재는 유연성과 뛰어난 충격 저항성 덕분에 3D 프린팅에서 가장 기능적인 고분자 소재입니다. 레고부터 자동차 부품까지 일상생활 용품 제작에 널리 사용됩니다. 또한, 인성과 강성의 균형이 잘 잡혀 있어 다양한 용도로 활용됩니다. 이는 높은 스트레스를 받는 부품에 선호되는 선택입니다.
ABS 소재의 일반적인 작동 온도는 210°C~250°C이며, 히팅 베드 온도는 80°C~110°C입니다. ABS는 용융 및 유동성이 뛰어나 인쇄 속도가 빠릅니다. 이러한 특성 덕분에 사출 성형에 널리 사용되는 소재입니다.
하지만 ABS는 변형되기 쉽습니다. 또한 출력 과정에서 유해 가스를 방출합니다. 따라서 ABS 출력에는 밀폐형 프린터가 더 적합합니다. 그러므로 ABS를 선택할 때는 밀폐된 환경을 확보하는 것이 중요합니다.
3. 3D 프린팅에 사용되는 PETG(폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜)
PETG는 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트)와 유사하지만 글리콜이 첨가된 것이 특징입니다. 일반적으로 반투명 플라스틱 병에 사용되며, PET와 유사한 강도와 유연성을 제공합니다. ABS 및 PLA이 제품의 작동 온도는 일반적으로 225°C에서 260°C 범위로 더 높으며, 가열층 온도는 60°C에서 70°C 사이입니다.
PETG는 뒤틀림과 접착에 대한 저항성이 뛰어납니다. 또한, 이 3D 프린터용 플라스틱은 공기 중의 습기를 흡수합니다. 따라서 PETG는 흡습성이 강하기 때문에 장기간 보관하려면 건조한 환경에 보관해야 합니다.
PETG는 PLA보다 강도와 내구성이 뛰어납니다. 또한, 높은 외부 온도에도 잘 견디며, 접착 불량이나 뒤틀림 문제도 거의 발생하지 않습니다.
4. 3D 프린팅에 사용되는 나일론 또는 폴리아미드
나일론 폴리아미드는 뛰어난 강도, 유연성 및 내구성을 제공합니다. 그러나 습기에 민감하므로 열화를 방지하기 위해 건조한 환경에 보관해야 합니다. 3d 프린터 플라스틱 240°C에서 260°C에 이르는 매우 높은 온도와 70°C에서 100°C에 이르는 베드 온도가 필요합니다.
3D 프린팅된 나일론 부품은 수축 및 변형에 취약하므로 최상의 결과를 얻으려면 밀폐형 프린터가 필요합니다. 또한 나일론은 인장 강도와 내구성이 뛰어나 공구 및 기능성 기계 부품에 사용하기에 적합한 소재입니다.
5. 3D 프린팅에 사용되는 PC(폴리카보네이트)
PC, 즉 폴리카보네이트는 투명성과 내구성이 뛰어나 디스플레이 화면이나 방탄 유리 제작에 이상적인 소재로 알려져 있습니다.
폴리카보네이트(PC)는 270°C에서 310°C에 이르는 매우 높은 온도를 필요로 합니다. 따라서 최소 열 요구량이 높은 일반적인 프린터와는 호환되지 않을 수 있습니다. 앞서 언급한 다른 재료들과 마찬가지로 폴리카보네이트는 흡습성이 있어 수분 흡수를 방지하기 위해 건조한 환경에 보관해야 합니다.
6. 3D 프린팅에 사용되는 PE(폴리에틸렌)
폴리에틸렌은 다른 플라스틱 소재 중에서도 다용도성과 뛰어난 내구성, 그리고 높은 내화학성을 자랑합니다. PE는 가공하기 가장 쉬운 고분자로 여겨지며, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)의 세 가지 등급으로 나뉩니다.
PE는 습기, 화학 물질 및 충격에 대한 저항성과 같은 뛰어난 특징을 가지고 있습니다. PE 종류 중에서도 HDPE는 단단한 성질 때문에 3D 프린팅에 가장 많이 사용되는 반면, LDPE는 더 유연하고 탄력적입니다. PE를 사용하면 견고하고 신뢰할 수 있는 출력물을 얻을 수 있습니다.
PE는 녹는점이 낮아 변형되기 쉽습니다. 변형을 방지하려면 가열 베드가 있는 밀폐형 프린터를 사용하는 것이 좋습니다. PE는 종류에 따라 115°C~260°C의 인쇄 온도 범위와 50°C~100°C의 베드 온도를 사용할 수 있습니다. 이 3D 프린터용 플라스틱은 플라스틱 병과 같은 포장재부터 의료용 임플란트 및 보철물에 이르기까지 다양한 분야에 사용됩니다.
7. 3D 프린팅에 사용되는 PP(폴리프로필렌)
PP는 PE와 유사한 다용도 열가소성 수지입니다. 폴리프로필렌은 유연성, 인성 및 내화학성이 뛰어나 3D 프린터에 이상적인 소재입니다. 다른 3D 프린터용 플라스틱에 비해 밀도가 상대적으로 낮아 가벼운 출력물을 만들 수 있습니다.
PP는 220°C~270°C의 높은 인쇄 온도 범위와 최대 100°C의 베드 온도를 지원합니다. 일반적으로 기능성 시제품, 저장 용기, 자동차 부품 등을 제작하는 데 사용됩니다.
플라스틱 3D 프린팅과 호환되는 기술
다음과 같은 세 가지 매력적인 기술이 플라스틱 3D 프린팅 공정과 최적으로 통합됩니다.
1. 융합 증착 모델링(FDM)
적층 제조 방식(FDM) 또는 필라멘트 융합 제조 방식(FFF)은 플라스틱 소재에 가장 널리 사용되는 3D 프린팅 기술입니다. FDM 방식은 가열된 노즐을 통해 열가소성 필라멘트를 녹여 압출하는 방식으로 작동합니다. 노즐은 미리 정해진 경로를 따라 이동하며 녹은 재료를 제작 플랫폼 위에 층층이 쌓아 올립니다. 각 층이 쌓일 때마다 굳어지면서 이전 층과 접착되어 원하는 형상을 만듭니다.
FDM 3D 프린팅
FDM은 단순성, 다용성 및 경제성으로 잘 알려져 있습니다. 기능성 프로토타입, 맞춤형 부품 및 최종 제품을 빠르고 비용 효율적으로 생산할 수 있는 능력 덕분에 항공우주, 자동차, 의료, 소비재 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 또한, FDM은 다양한 산업 분야에 활용 가능한 다목적 솔루션을 제공합니다. 신속한 프로토 타입공구, 지그 및 고정구, 그리고 최종 사용 부품의 생산.
또한, 이 기술은 항공우주(경량 부품), 자동차(맞춤형 부품 및 공구), 의료(의료 기기 및 보철물), 그리고 소비재 분야의 맞춤형 제품에도 적용됩니다. 소량 생산.
2. SLA (Stereolithography)
광조형술(SLA(선택적 적층 제조) 방식은 자외선으로 경화되는 액체 광중합체 수지가 담긴 탱크를 이용하여 물체를 층층이 쌓아 올리는 방식입니다. 제작 플랫폼을 수지 탱크에 넣고 자외선 레이저로 디자인에 따라 수지를 선택적으로 경화시켜 고해상도의 매끄러운 부품을 제작합니다. 표면 마감.
SLA 3D 폴리머 프린팅
SLA(선택적 레이저 적층) 방식은 높은 해상도, 매끄러운 표면 마감, 그리고 높은 정확도로 인해 정밀한 프로토타입, 복잡한 부품, 그리고 정밀 주조용 패턴 제작에 이상적입니다. 자동차, 항공우주, 의료, 가전제품 등 다양한 산업 분야에서 콘셉트 모델링, 기능 테스트, 그리고 성형 및 주조용 마스터 패턴 제작에 널리 사용됩니다.
자세히보기 : SLA 대 FDM: 어떤 3D 방식이 가장 좋은 솔루션을 제공할까요?
3. 선택적 레이저 소결 (SLS)
SLS는 분말 형태의 재료를 선택적으로 소결하는 방식으로 작동합니다. 열가소성 수지 고출력 레이저를 사용합니다. 얇은 분말층을 제작 플랫폼에 도포하면 레이저가 입자들을 융합시켜 인쇄하려는 물체의 모양에 해당하는 고체층을 형성합니다. 이 과정이 반복되면서 분말층을 도포하고 소결하여 물체가 완성될 때까지 계속됩니다.
SLS 3D 플라스틱 프린팅
SLS(선택적 레이저 소결)는 지지 구조물 없이도 높은 강도, 내구성 및 복잡한 형상의 부품을 제작할 수 있는 능력으로 잘 알려져 있습니다. 또한, SLS는 탁월한 정밀도를 제공하기 때문에 기능성 고분자 소재의 신속한 프로토타이핑에 매우 적합한 솔루션으로 여겨집니다.
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플라스틱 소재를 3D 프린팅할 때 발생하는 어려움은 무엇인가요?
플라스틱 3D 프린팅
3D 프린팅은 제품 디자이너에게 여러 가지 어려움을 안겨주는 경우가 많습니다. 디자이너들이 3D 프린팅 과정에서 겪는 문제점들을 분석하고 이를 극복할 수 있는 실질적인 해결책을 제시해 보겠습니다.
표: 3D 프린팅 플라스틱과 관련된 문제점 및 각각의 해결책.
| 3D 프린팅 플라스틱 | 관련 문제 | 각각의 해결책 |
| PLA | 뒤틀림 및 수축 | 가열식 빌드 플레이트와 인클로저를 사용하여 온도를 제어하고 온도 변동을 최소화하십시오. |
| ABS | 층 접착 및 박리 | 프린트 베드 온도를 높이고 적절한 냉각을 통해 레이어 접착력을 향상시키세요. |
| PETG | 스트링잉과 스며들기 | 필라멘트 늘어짐을 최소화하려면 리트랙션 설정과 출력 속도를 최적화하고, 필라멘트가 흘러나오는 것을 방지하려면 적절한 냉각을 확보하십시오. |
| 나일론 | 수분 흡수 | 나일론 필라멘트는 건조한 환경에 보관하거나, 출력 전에 필라멘트 건조기를 사용하여 습기를 제거하십시오. |
| PC | 뒤틀림과 갈라짐 | 안정적인 인쇄 환경을 유지하기 위해 프린터를 밀폐하고, 접착력이 충분한 가열식 빌드 플레이트를 사용하십시오. |
| PE | 층 접착력 불량 | 적층 접착력을 향상시키려면 압출 온도 및 적층 높이와 같은 인쇄 매개변수를 조정하십시오. |
| PP | 뒤틀림 | 뒤틀림을 방지하기 위해 가열식 빌드 플레이트와 챔버를 사용하고, 인쇄 중 스트레스를 최소화하기 위해 부품 방향을 최적화하십시오. |
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합산
플라스틱 3D 프린팅 정교한 형상을 설계하는 데 있어 비용 효율적이고 창의적인 접근 방식으로 자리 잡았습니다. 또한 최종 사용자 제품을 위한 기능성 프로토타입 제작에 있어 다양한 소재 선택이 가능합니다.
시중에는 각기 다른 특성을 지닌 다양한 플라스틱 소재가 있습니다. 하지만 적합한 소재를 고르는 것은 어려울 수 있습니다. 이 글을 통해 여러분의 필요에 맞는 공정을 선택하는 데 유용한 정보와 지식을 얻으실 수 있습니다.
또한, 적층 제조 방식(FDM), 스테레오리소그래피(SLA), 선택적 레이저 소결(SLS) 등 어떤 3D 프린팅 방식이든, 이러한 공정들이 다양한 플라스틱과 어떻게 상호작용하는지 이해하는 것은 최적의 결과를 얻는 데 매우 중요합니다.
더 읽어보기: 플라스틱 가공이란 무엇인가: 작동 방식, 종류 및 장점
자주 묻는 질문
플라스틱 3D 프린팅이란 무엇인가요?
적층 제조라고도 하는 플라스틱 3D 프린팅은 플라스틱 재료를 연속적으로 층층이 쌓아 원하는 모양의 3차원 물체를 만드는 공정입니다.
어떤 플라스틱을 사용할 수 있나요? 첨가제 제조?
적층 제조(3D 프린팅)에는 폴리락트산(PLA), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(PETG), 나일론(폴리아미드), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 등 여러 종류의 플라스틱이 사용될 수 있습니다.
3D 프린터로 출력한 플라스틱의 남은 조각이나 불량품을 재사용할 수 있나요?
네, 남은 플라스틱이나 출력 과정에서 발생한 플라스틱 폐기물을 재활용할 수 있습니다. 하지만 그러려면 몇 가지 추가 작업이 필요합니다. 먼저, 플라스틱을 녹여서 새 출력물에 재사용해야 합니다. 이렇게 재활용된 플라스틱은 원래 플라스틱만큼 품질이 좋지 않을 수 있습니다.
3D 프린팅 시 뒤틀림 및 베드 접착 문제를 방지하려면 어떻게 해야 할까요?
히팅 베드와 밀폐된 출력 환경을 사용하면 뒤틀림 및 베드 접착 문제를 방지할 수 있습니다.
3D 프린팅된 플라스틱 부품의 표면 마감을 개선하기 위해 어떤 후처리 기술을 사용할 수 있을까요?
샌딩, 폴리싱, 도색, 열처리 등의 후처리 기술은 플라스틱 3D 프린팅 부품의 표면 마감, 기계적 특성 및 미관을 향상시킬 수 있습니다.
리소스
1- Swetham, T., Reddy, KMM, Huggi, A., & Kumar, MN (2017). 3D 프린팅 재료에 대한 비판적 고찰 및 FDM에 사용되는 재료에 대한 세부 정보인도 하이데라바드 비디야 조티 공과대학 기계공학과. (출처: [링크]) https://www.academia.edu/33109418/A_Critical_Review_on_of_3D_Printing_Materials_and_Details_of_Materials_used_in_FDM
2- Jandyal, A., Chaturvedi, I., Wazir, I., Raina, A., & Ul Haq, MI (2021). 3D 프린팅 – 산업 4.0의 공정, 재료 및 응용 분야에 대한 고찰. 인도 잠무 카슈미르 카트라, 슈리 마타 바이슈노 데비 대학교 기계공학과 (우편번호 182320). 에서 검색 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666412721000441.