3D프린팅은 디지털 모델을 물리적인 객체로 변환하는 거라고 알고 있는데 3D프린팅의 원리는 어떤게 있나요?
안녕하세요. 3D프린팅의 의의를 보면 디지털 모델을 물리적인 객체로 변환하는 거라고 알고 있는데 3D프린팅의 원리는 어떤게 있나요?
안녕하세요. 안다람 전문가입니다.
3d프린팅은 디지털 모델을 기반으로 적층 방식으로 물체를 제작합니다.
다양한 재료를 사용해 복잡한 형상을 구현합니다.
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.
3D프린팅의 원리는 주로 적층제조방식에 기반합니다. 이과정은 디지털 모델을 층층이 쌓아 물리적인 객체로 변환하는 방식으로 진행됩니다.
주요 원리는 다음과 같습니다.
슬라이싱 : CAD소프트웨어에서 만들어진 3D모델을 수평 단면으로 나누어 슬라이스 파일로 변환합니다.
적층 : 프린터는 슬라이스 파일에 따라 각 층을 차례로 쌓아가며 객체를 형성합니다. 주요 기술로는 FDM(융합 적층제조),SLA(광경화),SLS(선택적 레이저 소결)등이있습니다.
후처리 : 프린팅이 완료된후, 표면처리나 조립등의 후처리를 통해 최종 제품이 완성됩니다.
이러한 원리를 통해 복잡한 형태의객체를 효율적으로 제작할수있습니다.
안녕하세요. 박온 전문가입니다.
3D 프린팅의 원리를 쉽게 간단하게 설명드리자면..
1. 모델 만들기: 컴퓨터에서 원하는 물체의 3D 모델을 설계합니다.
2. 슬라이스: 모델을 여러 층으로 나눠서, 프린터가 어떻게 출력할지 결정합니다.
3. 출력하기: 프린터가 각 층을 하나씩 쌓아가며 물체를 만듭니다. 주로 사용하는 방법은 3가지인데,
- FDM: 플라스틱을 녹여서 쌓는 방식.
- SLA: 레이저로 액체를 경화시키는 방식.
- SLS: 분말을 레이저로 융합하는 방식.
이렇게 해서 디지털모델이 실제 물체로 바뀌게 되는거죠.
3D 프린팅은 디지털 모델을 기반으로 재료를 층층이 쌓아 물리적 객체를 만드는 적층 제조 방식입니다. 주요 원리로는 FDM, SLA, SLS, EBM 등이 있습니다. 각 방식은 사용 재료와 목적에 맞춰 다양한 응용이 가능하고 제품의 복잡한 형상을 빠르고 정밀하게 제작할 수 있습니다.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
기본적으로 3 D프린팅은
적층가공방식으로 소재를 녹여 제일 아래 바닥부터 위로 한층 한층 쌓아 올려 형상을 만드는 것인데
이런 출력 방식들은 제조사에 따라 명칭이 다양합니다.
출력 방식에 따라 분류한 3D프린터 원리에 대해 열거해 보면
1. 소재 압출 방식 (Material Extrution)
소재 압출 방식의 대표적인 기술은 FDM으로 가장 대표적이고,
보편적인 기술로 누구나 쉽게 작동할 수 있는 방식으로 필라멘트 형태의 열가소성 물질을
고온의 노즐에 녹여 압출하면서 한층 한층 적층해나가며 형상을 만드는 방식입니다.
이 방식은 미국의 스타라타시스(stratasys)를 설립한 스콧 트럼프가 개발해서상표권을 가지고 있으며 3D프린터의 특허가 풀리고 대중화 되면서 가격은 낮아지고, 출력 속도는 빨라졌습니다.
소재 압출 방식의 소재로 가장 많이 사용하는 것은 PLA지만제조업이나 시제품 제작 시에는 ABS를 많이 사용하고 있으며 그 외 다른 소재 들도 사용이 가능합니다.
2. 광중합 방식 (Vat Photopolymerization)
광중합 방식은 광경화성 수지에 빛을 조사하여 한층 씩 적층하는 방식으로
SLA가 대표적인 기술로 1984년 최초로 3d프린터를 개발한 charles Hull이 개발하였는데
이 방식의 특징은 정밀도가 매우 우수하고, 표면 조도가 뛰어나기 때문에
쥬얼리나 치과 등 정밀도를 요구하는 작업에 많이 활용되고 있습니다.
3. 분말 소결 방식 (Powder Bed Fusion)
분말 소결 방식 3D프린터 원리는
SLS로 널리 알려진 방식으로 정식 명칭은 분말 적층 용융 방식으로
분말을 블레이드와 롤러로 분말 베드에 얇고 평평하게 깔아두고,
얇게 깔린 분말에 레이저를 쏘아 수평면에서 원하는 형상을 만듭니다
그리고 또 다시 그 위에 분말을 얇게 깔고 평평하게 만든 뒤다시 레이저를 쏘아 형상을 만드는 방식으로
특수모래, 금속분말, 합성수지 등 분말로 된 소재면 무엇이든지 출력 가능하고,
어느 정도의 품질은 나오지만 분말의 입자가 균일해야 하며
각 소재 별로 레이저의 세팅을 따로 해야 해서 번거로운 편입니다.
또한, 장비와 소재 비용 모두 비싼 편이며유지 비용 또한 저렴하지 않아 개인적으로 구매를 해서 사용하기는 어려운 방식 입니다.
4. 결합제 분사 방식 (Binding Jetting)
결합제 분사 방식은
분말 재료 위에 액상 접착제를 뿌려 적층하는 방식으로
금속 재료의 경우 프린트 한 결과물이 사실상 그냥 플라스틱 풀이 굳은 거나 다름없어서
열처리 하는 데 과정에 있어서 좀 귀찮은 방식 입니다.
먼저 저온에서 한 번 구워서 접착제를 날려 보내고 .그 다음 고온에서 금속 분말들을 소결시켜 최저한의 강도를 확보한 뒤
청동과 같이 고온에 구워서 그 자리를 청동이 차지하게 하면 완성되는데
그 과정의 시간이 꽤 오래 걸리는 편입니다.
5. 소재 분사 방식 (Material Jetting)
소재 분사 방식의 대표적인 방식은
Polyjet과 MJP인데 원리는 거의 똑같다고 볼 수 있지만 개발사가 달라서 이름이 다른 경우입니다.
액상 광경화성 수지를 노즐에서 분사한 후 광에너지를 이용하여 굳혀 적층하는 방식으로잉크젯의 3D프린터 버전이라고 볼 수 있으며 SLA방식과 잉크젯을 섞은 것이라 이해하면 쉬운데
보통 대부분의 3d프린터 방식의 장비들은 형상 한 개를 만들 때 색상을 한 가지로 출력을 하지만
폴리젯은 다양한 색상으로 프린팅 가능하며 높은 정밀도와 투명한 소재를 사용할 수 있어
돋보기에 사용하는 광학 렌즈를 프린팅할 수 있다는 특징이 있습니다.
6. 판재 적층 방식 (Sheet Lamination)
표면 접착식의 대표적인 방식은 LOM으로
종이와 같은 얇은 재료를 레이저, 칼 등으로 조각하고 그것을 한층 한층 접착하는 방식으로
종이, 플라스틱, 금속 재질의 시트 형태 재료를 층층이 접착한 후
칼이나 레이저 커터로 형태를 잡아서 자르는데 이러한 작업을 반복하면서 원하는 형상을 제작합니다.
AM방식 중 하나지만 깎아내는 과정이 필요한 하이브리드 방식으로 금속판을 밑에 깔고초음파 용접으로 붙인 뒤 모양대로 깎는 과정을 반복하는데 열로 용접하는 것이 아니라서
내부 잔류응력 처리나 내부 공기 조절이 필요한 방식입니다.
7. 직접 용착 방식 (Direct Energy Deposition)
직접 용착 방식은 에너지 집중식 퇴적 방식이라고도 부르는데
열 에너지를 집중시켜서 물질을 용접, 적층하는 방식으로
재료가 그냥 쌓여있는 것이 아니라 레이저와 같이 움직이는데
쉽게 말해서 인두기와 납땜 공급기가 자동으로 움직이면서 적층해 나가며
재료는 금속선도 가능하지만 보통은 금속 파우더를 분사합니다.
이렇게
미국재료시험협회에서 규정한 3D프린팅 기술 용어와,
ISO에서 동작 원리에 따라 분류한
총 7가지 프로세스를 나열해 보았습니다.
안녕하세요. 김민규 전문가입니다.
아무래도 재료를 적층하여 물체를 만드는 기술이 되겠습니다. 이에 따라 적층이 가능하도록 설계를 하는 것도 중요합니다.