3D Printer

FDM 방식 프린터

FFF라고도 부르는 FDM(Fused Deposition Modeling)은 압출적층조형방식으로 열을 이용하여 ABS, PLA 등 플라스틱 등의 재료를 녹여 모델링에 지시된 위치에 쌓아서 결과물을 만드는 방식이다. 구조가 간단하고 고체 형태의 재료를 이용하므로 관리가 편하고 가격이 저렴하여 현재 가장 많이 사용되는 방식이다.

구조는 재료를 출력하는 노즐과 모델이 적층되는 배드판, 그리고 모터를 이용하여 노즐과 베드판을 움직이는 암으로 구성되어 있다. 출력한 모델링에 따라 가로와 세로 방향으로 노즐이 있는 헤드와 베드판을 이동시키면서 한 층을 출력하고 출력이 완료되면 z 방향으로 층을 올려 두 번째 층을 출력하는 과정을 반복하면서 적층시킨다.

재료는 플리스틱 재질인 ABS, PLA 등의 고체 형태의 재료를 이용한다.

FDM 방식은 재료 사용에 따라 크게 ABS, PLA 모두 사용할 수 있는 프린터와 PLA 재료만 사용이 가능한 프린터로 구분된다. ABS 재료를 이용하는 프린터는 베드판에 열선이 있고, PLA 재료만 이용하는 프린터는 베드판에 열선이 없다.

SLA 방식 프린터

SLA(StereoLithography)는 레이저에 반응하는 액상 수지에 레이저를 쬐면 빛에 반응하는 부분이 고형화되는 원리를 이용한 프린터이다. 액상수지를 이용하기 때문에 레이저 프린터가 수조에 담겨 있는 것이 특징이다. 결과물이 정교하기 때문에 치의공, 보석세공 등 정교한 작업할 때 많이 사용된다. 단점은 강도가 약해 건조 과정을 거쳐야 사용이 가능하다.

DLP 방식 프린터

DLP(Digital Light Processing)는 디지털 광학 기술을 이용한 프린터이다. 모델링 데이터의 단면을 프로젝트의 광원으로 빛에 반응하는 경화성 수지에 쬐어 고형화시킨다. 레이어가 바뀔 때 경화성 수지를 면에 바르고 빛을 쬐는 과정을 반복 실행하며 결과물은 베드판에 거꾸로 붙게 된다. 한번에 한 레이어씩 출력되어 속도가 빠르고 정밀도가 우수하며 SLS와 성격이 비슷하다.

SLS 방식 프린터

SLS(Selective Laser Sintering)는 레이저로 분말 가루를 녹여 고형화시켜 출력물을 만들어 내는 프린터이다. 동작 방식은 SLA와 비슷하지만 재료가 분말이므로 레이어별로 출력될 때마다 분말 가루를 새롭게 뿌려주고 바닥을 평탄하게 만들어 주는 작업이 필요하다. 금속 등 다양한 재료를 사용할 수 있고 정교하기 때문에 여러 분야9에 응용해서 사용이 가능하다.


프린터 재료

ABS
ABS(Acrylonitile Poly-Butadiene Styrene)는 Acrylonitile, Poly-Butadiene, Styrene 3가지 성분으로 이루어진 합성수지로 FDM 프린터에서 사용한다. 생산하기 쉽고 컬러가 다양하며 점착성이 우수하고 녹는점이 균일하여 기포 발생이 적다. 그러나 온도차로 인한 균열이 발생하기 쉽고 재료가 녹을 때 냄새가 발생하므로 출력시 환기가 필요하다. 프린터에서 보통 노즐 온도를 약 230도로 설정하고 베드판은 온도를 약 110도 정도로 설정한다. 베드판의 온도를 올리는 이유는 열의 변화에 대한 출력물의 열 수축을 막기 위해서이다.

PLA
PLA(PolyLactic Acid)는 옥수수와 사탕수수로 만들어진 친환경 수지로 FDM프린터에서 사용된다. 유해 요소가 적으며 ABS와 달리 균열이나 수축 현상이 적고 기포 발생이 적다. PLA의 가장 큰 단점은 물에 의해 분해되므로 습기에 주의해야 하며 후가공도 어렵다는 점이다. 프린터에서 노즐 온도를 보통 약 210도로 설정하고 베드판은 열을 가하지 않는다.

나일론
나일론은 옷을 만들 수 있는 재료로 다른 재료에 비해 충격 내구성이 뛰어나다. 나일론 특유의 유연성을 가지고 있어 잘 구부러지기 때문에 휴대폰 케이스, 슬리퍼, 의류등을 출력하기에 적합하다. 습기를 흡수하는 성질을 가지고 있으므로 건조한 곳에 보관해야 한다. FDM 프린터에서 온도를 240~250도 정도로 ABS보다 약간 높은 온도와 베드판 히트를 가하여 출력한다.

Wood
Wood는 재생목제와 폴리머로 구성되어 있는 나무 느낌이 나는 플라스틱 소재로 나무향이 나며 표면이 거칠고 강도가 약하다. Wood 재료를 이용하기 전에 Wood의 두께가 자신이 사용하는 프린터에 이용이 가능한지 확인하여야 한다. 재료의 특성상 기본 노즐 크기인 0.4mm보다 큰 0.5mm 이상의 노즐을 사용하기를 권장한다. 출력은 PLA와 동일하게 설정한다.

Filaflex
Filaflex는 고무 재질을 가지고 있는 소재로 신발, 의류 등 휨이 있는 재료를 만들 때 사용하기에 적합하다. 출력시 온도는 220도, 베드히트는 필요하지 않다.
Filaflex Purple Homepage(www.recreus.com)참조.

PVA
PVA(PolyVinyl Alcohol)는 물에 녹는 특성을 지닌 재료로 출력물 재료보다는 출력물을 받쳐주는 서포트(지지대)에 사용한다. 출력한 출력물을 물에 넣으면 출력에 필요 없는 서포트가 녹기 때문에 지지대를 일일이 뜯어내지 않고 깨끗한 출력물을 얻을 수 있다. 출력물과 지지대 재료를 함께 이용해야 하므로 듀얼 압출기의 3D프린터로 사용하기에 적합하다.

HIPS
HIPS(High Impact Polystyrene)는 강도가 우수하고 가공이 쉬우며 불에 붙지 않으며, 광택 성질이 있는 재료이다. 습기에는 강하지만 열에 의한 수축 현상이 있어 큰 출력물을 출력시 균열이나 휨 현상이 발생할 수 있다. 리모넨 성분에 녹으므로 PVA처럼 지지대로 사용이 가능하다. 출력 방법은 ABS와 동일하다.

레진
SLA or DLP 방식의 3D 프린터는 UV레진을 재료로 이용한다. 쇼핑몰에서 구매하기 어려우며, 제조사를 통해 구매하여야 한다. 별도 구매시 호환여부를 확인하여야 한다.

재료 판매 쇼핑몰
[PLABS] www.plabs.co.kr
[Step 3D] www.step3d.net
[it mart] www.it-mart.net
[Device Mart] www.devicemart.co.kr

[자료참조] 초보자를 위한 3D 프린터 활용가이드