3D 프린팅 기술의 주요 유형

3D 프린팅은 많은 산업에 영향을 미쳐 프로토타입, 맞춤형 제품, 심지어 복잡한 의료용 임플란트 제작까지 가능하게 했습니다. 다양한 3D 프린팅 방식이 존재하며, 각 방식마다 장점과 이상적인 용도가 있지만, 주요 유형을 이해하는 것이 중요합니다. 이 글에서는 가장 널리 사용되는 3D 프린팅 기술의 기본 원리, 응용 분야, 장단점을 살펴보겠습니다. 여기에는 용융 증착 모델링(FDM), 광조형(SLA), 디지털 광 처리(DLP), 선택적 레이저 소결(SLS), 재료 분사, 드롭 온 디맨드(DOD), 모래 바인더 분사, 금속 바인더 분사, 직접 금속 레이저 소결(DMLS), 선택적 레이저 용융(SLM), 전자빔 용융(EBM) 등이 포함됩니다. 이러한 방식을 이해하면 필요에 맞는 3D 프린팅 방식을 선택할 수 있습니다.

간단한 비교표:

기술	사용된 재료	응용 프로그램	장점	단점
FDM	플라스틱	프로토타입, 모델	저렴하고 간단하다	낮은 품질
SLA	수지	매끄러운 프로토타입	훌륭한 세부 사항	더 비싼
에스엘에스	폴리머 파우더	기능적 부분	튼튼하고 내구성 있는 부품	값비싼
재료 분사	광중합체	다중 소재/색상 부품	훌륭한 디테일, 다양한 소재	제한된 재료
국방부	포토폴리머, 왁스	모델, 프로토타입	다양한 소재 활용 능력	더 느린 속도
바인더 제팅(모래)	모래, 바인더	금속 주조 금형	복잡한 디자인	제한된 응용 프로그램
바인더 제팅(금속)	금속 분말, 바인더	금속 부품	설계 유연성	후처리가 필요합니다
디엠엘에스	금속 분말	기능성 금속 부품	고강도, 복잡한 형상	비싸고 제한된 재료
EBM	금속 분말	고성능 구성 요소	뛰어난 강도	매우 비싼
디엘피	수지	매끄러운 프로토타입	높은 정밀도	제한된 재료, 비싼

용융 증착 모델링(FDM)

FDM 3D 프린팅 작동 방식

FDM 가장 널리 사용되고 접근성이 높은 3D 프린팅 기술 중 하나입니다. 이 공정은 가열된 노즐을 통해 고체 플라스틱 필라멘트를 공급하는 방식으로 진행됩니다. 노즐은 플라스틱을 녹여 빌드 플레이트에 층층이 쌓아 올려 디지털 디자인을 기반으로 3D 물체를 생성합니다.

일반적인 응용 프로그램

FDM/FFF 방식은 프로토타입 제작, 제품 개발, 도구 및 고정 장치 제작, 컨셉 모델 제작, 예술 작품 제작, 취미 용품 제작 등에 널리 사용됩니다. PLA, ABS, PETG, 특수 필라멘트 등 다양한 열가소성 소재를 활용할 수 있습니다.

장점

• 저렴한 입장 비용 데스크톱 3D 프린터
• 다양한 소재 선택 다양한 응용 프로그램을 위해
• 비교적 간단하고 안전한 과정

단점

• 다른 방법에 비해 해상도와 표면 품질이 낮음
• 인쇄물에 보이는 레이어 선
• 잠재적인 문제 휘거나 묶는 것과 같음

전반적으로 FDM/FFF는 좋은 균형을 이룹니다. 비용, 사용의 편리성과 다양한 응용 분야에 적용 가능한 다재다능함으로 인해 3D 프린팅 분야에서 인기 있는 선택이 되었습니다.

광조형(SLA)

SLA 인쇄 프로세스

SLA는 액상 광중합 수지와 자외선(UV) 레이저를 사용하여 부품을 층층이 쌓아 올리는 3D 프린팅 기술입니다. 레이저 빔은 수지 표면에 각 층을 비추어 선택적으로 응고시켜 3D 물체를 형성합니다.

주요 응용 분야

SLA는 치과, 보석, 제품 제조 등의 산업에서 고정밀 프로토타입, 인베스트먼트 주조용 패턴, 그리고 최종 사용 부품을 제작하는 데 일반적으로 사용됩니다. 매끄러운 표면 마감을 구현하고 정교한 디테일을 포착할 수 있어 이러한 용도에 적합합니다.

장점

• 높은 정확도와 정밀도
• 우수한 표면 품질
• 복잡한 형상과 정밀한 형상을 인쇄할 수 있습니다.

단점

• 더 비싼 프린터와 재료 FDM 3D 프린팅과 비교
• 제한된 범위의 재료, 대부분 광중합 수지
• 지원 제거와 같은 후처리가 종종 필요합니다.
• 액상 수지 취급으로 인한 잠재적 건강 및 안전 문제

SLA 기술은 비용이 많이 들지만 뛰어난 인쇄 품질과 세부 묘사 해상도를 제공하므로 여러 산업 분야에 걸쳐 다양한 프로토타입 제작과 소량 생산 요구 사항에 적합합니다.

디지털 광 처리(DLP)

DLP 인쇄 작동 방식

디엘피 는 광중합체를 사용하는 또 다른 3D 프린팅 기술입니다. 레이저 대신 프로젝터를 사용하여 레진 통 전체 표면에 각 층의 단일 이미지를 투사합니다. 이렇게 하면 물체의 전체 층을 한 번에 빠르게 경화할 수 있습니다.

주요 응용 분야

DLP는 고정밀 프로토타입, 주조용 패턴, 치과 모형, 그리고 최종 사용 부품의 소량 생산에 적합합니다. 빠른 속도 덕분에 빠른 처리 시간이 필요한 분야에 유용합니다.

장단점

장점

• SLA에 비해 인쇄 속도가 빠릅니다.
• 높은 정밀도와 분해능
• 복잡한 형상을 인쇄할 수 있습니다

단점

• FDM 프린터보다 비쌉니다
• 포토폴리머 기반 제한된 재료 옵션
• 신중한 수지 취급이 필요합니다
• 추가 마무리/후처리가 필요할 수 있습니다.

DLP는 FDM보다 비용이 높지만, 비교적 빠른 속도와 매우 높은 해상도를 제공합니다. 복잡한 프로토타입, 주조 및 특수 생산 분야에 매우 적합한 선택입니다.

선택적 레이저 소결(SLS)

SLS 인쇄 공정

선택적 레이저 소결(SLS) 고출력 레이저를 사용하여 작은 폴리머 분말 입자를 단단한 구조로 융합시키는 3D 프린팅 공정입니다.레이저는 3D 모델을 기반으로 분말을 층별로 선택적으로 스캔하고 소결(녹임)합니다.

제조 응용 프로그램

SLS는 항공우주, 자동차, 의료 등 다양한 산업 분야에서 기능성 프로토타입 제작 및 최종 생산 부품에 널리 사용됩니다. 내구성과 내열성이 뛰어나 제조 분야에 적합합니다.

장점

• 지지 구조가 필요하지 않습니다
• 고강도 기능성 부품을 생산합니다
• 다양한 폴리머 소재를 활용 가능

단점

• 고가의 산업용 프린터
• 다공성 표면 마감에는 후처리가 필요할 수 있습니다.
• 엄격한 운영 환경 요구 사항
• 소결되지 않은 분말의 재료 폐기물

SLS는 비용이 더 많이 들지만 내구성 있는 프로토타입과 강도와 내열성이 필수적인 최종 생산 부품을 제조하는 데 이상적인 뛰어난 기계적 특성을 제공합니다.

재료 분사(MJ)

MJ 인쇄 공정

MJ 인쇄, 또한 ~로 알려짐 폴리젯 멀티젯 프린팅(MultiJet Printing)은 액체 광중합체 재료를 UV 광선을 이용하여 층층이 선택적으로 분사하고 경화시키는 3D 프린팅 기술입니다. 프린트 헤드는 조형 재료와 지지 재료를 동시에 적층합니다.

일반적인 응용 분야

MJ는 제품 디자인, 제조, 치과, 의료, 보석 등 다양한 산업 분야에서 고도로 정교한 프로토타입, 컨셉트 모델, 최종 사용 부품 제작에 탁월한 역량을 발휘합니다. 한 번의 제작으로 다양한 소재와 색상을 출력할 수 있어 다재다능함을 자랑합니다.

장점

• 다양한 소재와 색상 인쇄 가능
• 높은 정밀도와 세밀한 세부 묘사 해상도
• 매끄러운 표면 마감에는 종종 최소한의 후처리가 필요합니다.

단점

• 더 비싼 프린터와 재료
• 지지 재료를 제거해야 합니다.
• 일부 기술에 비해 제한된 재료 성능

다양한 소재를 인쇄할 수 있는 능력과 높은 정확도를 갖춘 Material Jetting은 복잡한 디테일, 질감, 색상이 필수적인 요구 사항인 다양한 프로토타입 제작 및 생산 요구 사항을 충족합니다.

드롭 온 디맨드(DOD)

DOD 인쇄 프로세스

드롭 온 디맨드(DOD) 3D 프린팅 이 기술은 포토폴리머나 왁스와 같은 액상 재료를 빌드 플랫폼에 선택적으로 분사하여 물방울 형태로 적층하는 방식입니다. 프린트 헤드가 플랫폼을 따라 층층이 이동하면서 작은 노즐을 통해 물방울이 분사되어 3D 물체를 생성합니다.

산업 및 상업적 용도

DOD는 시각화 모델, 컨셉트 프로토타입, 주조 패턴, 그리고 소량 생산에 널리 사용됩니다. 제조, 항공우주, 자동차, 보석 제작, 제품 디자인 등의 산업에서 활용됩니다.

장점

• 다양한 소재와 색상을 인쇄할 수 있는 기능
• 후처리가 필요 없는 매끄러운 표면 마감
• 소량 생산에 비용 효율적

단점

• 일부 기술에 비해 속도가 느림
• 제한된 재료 용량
• 종종 필요한 지원 구조

DOD는 다양한 소재를 인쇄할 수 있는 능력과 소량 생산에 대한 저렴한 비용 덕분에 다양한 분야에서 세부적인 모델, 프로토타입, 소량 생산 제품을 만드는 데 다재다능한 옵션 역할을 합니다.

샌드 바인더 제팅

샌드 바인더 제팅 작동 방식

모래 바인더 제팅 모래와 액상 바인더, 두 가지 재료를 사용하는 3D 프린팅 공정입니다. 모래 층을 쌓은 후 3D 모델 데이터를 기반으로 원하는 영역에 바인더를 도포하여 선택적으로 접합합니다. 이 공정을 통해 단단한 모래 주형 또는 코어가 층층이 형성됩니다.

응용 프로그램

샌드 바인더 제팅(Sand Binder Jetting)은 주로 주조 및 금속 주조 작업에서 금속 주조 공정을 위한 모래 주형과 코어를 빠르게 3D 프린팅하는 데 사용됩니다. 복잡한 기하학적 설계를 가능하게 하고 기존 성형 기술에 비해 생산 속도를 높입니다.

장점

• 모래 주형/코어 생산에 비용 효율적
• 복잡한 형상의 인쇄가 가능합니다.
• 천연모래를 사용하여 친환경적입니다.

단점

• 인쇄된 금형은 강도가 제한되어 있으며 경화가 필요합니다.
• 해상도는 다른 3D 프린팅 공정보다 낮을 수 있습니다.
• 주로 모래 주형/코어 생산에 국한된 응용 프로그램

샌드 바인더 제팅은 주조 분야에만 국한되지만, 금속 주조 공정을 위한 매우 복잡한 모래 주형과 코어를 빠르게 제작할 수 있는 비용 효율적인 적층 제조 솔루션을 제공합니다.

금속 바인더 분사

금속 바인더 제팅 작동 방식

금속 바인더 제팅은 2액형 금속 분말 재료를 사용하여 적층 방식으로 부품을 제작합니다. 얇은 금속 분말 층이 증착되면, 3D 모델 데이터를 기반으로 액상 바인더가 선택적으로 접합되어 "그린 파트(green part)"를 형성합니다. 이 그린 파트는 탈지, 소결, 함침 등의 추가 가공을 거쳐 최종 고밀도 금속 부품을 얻습니다.

응용 프로그램

이 적층 기술은 항공우주, 자동차, 의료 등 다양한 산업 분야에서 복잡한 기하학적 금속 부품 및 구성품을 생산하는 데 활용됩니다. 맞춤형 금속 부품, 공구, 기능적 프로토타입의 주문 생산이 가능합니다.

장점

• 우수한 재료 특성을 갖춘 고밀도, 고품질 금속 부품을 생산합니다.
• 기존 방식으로는 어려웠던 디자인 자유도와 기하학적 복잡성을 제공합니다.
• 다른 금속 3D 프린팅 공정과 비교했을 때 경제적입니다.

단점

• 현재 호환 가능한 재료의 범위가 제한되어 있습니다.
• 탈바인딩 및 소결과 같은 추가 후처리 단계가 필요합니다.
• 최종 부품 품질은 공정 매개변수에 따라 달라질 수 있습니다.

설계의 유연성, 비용 효율성, 그리고 고밀도 금속 부품을 제작하는 기능을 결합한 메탈 바인더 제팅은 산업용 금속 부품 생산 요구 사항에 점점 더 매력적인 선택으로 떠오르고 있습니다.

직접 금속 레이저 소결(DMLS)/선택적 레이저 용융(SLM)

DMLS/SLM 인쇄 프로세스

DMLS와 SLM 고출력 레이저를 사용하여 금속 부품을 층층이 쌓아 올리는 유사한 적층 제조 공정입니다. 미세한 금속 분말을 얇게 펴 바르고, 레이저가 3D 모델 데이터를 기반으로 분말 입자를 선택적으로 용융 또는 소결시켜 금속을 융합하여 부품을 형성합니다.

주요 응용 분야

DMLS/SLM 기술은 항공우주 산업 등 산업 전반에 널리 채택됨자동차, 의료, 치과 분야에서 뛰어난 기계적 특성과 정밀한 해상도를 갖춘 매우 복잡하고 견고한 금속 부품을 생산할 수 있기 때문에 널리 사용됩니다. 항공우주 산업에서는 경량 구조 부품 및 엔진 부품에 사용됩니다. 자동차 분야에서는 기능성 시제품 및 양산 부품을 제작할 수 있습니다. 의료 분야에는 환자 맞춤형 임플란트와 수술 가이드가 포함됩니다. 치과 분야에서는 DMLS/SLM이 크라운, 브릿지, 가철성 국소의치 프레임워크 제작에 사용됩니다.

장점:

• 우수한 재료 특성을 갖춘 강력하고 고밀도의 금속 부품을 생산합니다.
• 기존 제조에서는 어려웠던 복잡한 형상도 구현 가능
• 부품에는 후처리가 거의 또는 전혀 필요하지 않습니다.

단점:

• 값비싼 산업용 프린터 및 금속 분말
• 일부 기술에 비해 제한된 재료 선택
• 제거해야 하는 지원 구조가 필요합니다.
• 높은 에너지 소비

견고한 기능성 금속 부품을 제작할 수 있는 능력과 뛰어난 설계 자유도를 제공하는 DMLS와 SLM은 다양한 분야에서 고성능 부품을 제조하는 데 활용도가 높은 솔루션입니다.

전자빔 용융(EBM)

EBM 작동 방식

EBM은 3D 프린팅 공정입니다 고진공 상태에서 집속된 전자빔을 사용하여 디지털 3D 모델에 따라 금속 분말 층을 선택적으로 용융시키는 방식입니다. 전자빔은 금속 분말 입자를 가열하고 용융시켜, 입자들이 융합하고 응고되어 원하는 부품을 층층이 형성합니다.

고성능 애플리케이션

EBM 기술은 우수한 기계적 및 열적 특성을 지닌 고품질의 완전 조밀 금속 부품 생산에 매우 적합합니다. 항공우주 산업의 항공기 엔진 부품 및 구조 부품, 자동차 산업의 터빈 블레이드와 같은 고응력 부품, 의료 산업의 맞춤형 정형외과 및 치과 임플란트, 에너지 산업의 가스터빈 및 발전 장비 부품 등 고성능 부품이 필요한 산업에 적용됩니다.

장점

• 우수한 기계적 특성을 갖춘 응력 완화 부품을 제작합니다.
• 대부분의 경우 지지 구조가 필요하지 않습니다.
• 일부 금속 3D 프린팅 공정에 비해 빠른 빌드 속도
• 다양한 고성능 금속 소재 활용 가능

단점

• 매우 비싼 산업 장비 및 운영 비용
• 고도로 전문화된 시설과 숙련된 작업자가 필요합니다.
• 일부 기술에 비해 제한된 재료 호환성
• 빌드 챔버 치수로 인한 부품 크기 제약

높은 비용과 특수한 운영 요구 사항에도 불구하고 EBM은 고성능 구성 요소에 의존하는 산업 전반의 까다로운 응용 분야에서 견고하고 높은 무결성을 갖춘 금속 부품을 생산하는 데 있어 고유한 이점을 제공합니다.

3D 프린팅으로 디자인에 생명을 불어넣으세요

이 글에서는 저렴한 프로토타입 제작을 위한 데스크톱 FDM 및 SLA부터 내구성 있는 제조 부품을 위한 산업용 SLS까지 다양한 3D 프린팅 공정을 살펴보았습니다. 다중 소재 기술은 정교하고 다채로운 물체를 제작할 수 있도록 합니다. 직접 금속 레이저 소결 및 바인더 분사는 설계 유연성을 갖춘 고성능 금속 부품을 생산합니다.전자빔 용융과 같은 특수 공정은 까다로운 산업에 필요한 매우 견고한 부품을 제작합니다. 3D 프린팅이 향상된 소재, 빠른 속도, 높은 정밀도로 발전함에 따라 소비자 및 산업 분야 전반에서 채택이 확대될 것입니다. 아이디어를 현실로 구현할 수 있는 적합한 3D 프린팅 기술을 선택하세요.

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