3D 프린팅 기술이 점점 더 발전하여 기존의 전통적인 제조 기술을 대체하는 이유가 무엇인지 궁금해 하신 적이 있나요?
이러한 변화가 일어나는 이유를 나열해 보면, 가장 먼저 맞춤화부터 시작할 것입니다. 사람들은 개인화를 추구하며, 표준화에는 그다지 관심이 없습니다.
사람들의 행동 변화와 3D 프린팅 기술이 맞춤화를 통해 사람들의 개인화 요구를 충족시킬 수 있는 능력 덕분에 기존의 표준화 기반 제조 기술을 대체할 수 있게 되었습니다.
유연성은 사람들이 개인화를 추구하는 숨겨진 요소입니다. 그리고 시중에는 사용자들이 더욱 유연한 부품과 기능성 프로토타입을 개발할 수 있도록 하는 유연한 3D 프린팅 소재가 있다는 사실은 일부 사용자에게는 큰 기쁨입니다.
3D 프린팅 패션과 3D 프린팅 보철 팔은 3D 프린팅의 유연성이 인정받아야 할 응용 분야의 예입니다.
고무 3D 프린팅은 아직 연구 중이며 개발 단계입니다. 하지만 현재로서는 고무 3D 프린팅 기술이 없기 때문에, 고무가 완전히 인쇄 가능해질 때까지는 대안을 찾아야 할 것입니다.
연구에 따르면 고무에 가장 가까운 대체재는 열가소성 엘라스토머입니다. 이 글에서는 네 가지 유형의 유연한 소재에 대해 자세히 살펴보겠습니다.
이러한 유연한 3D 프린팅 소재는 TPU, TPC, TPA, 그리고 소프트 PLA로 불립니다. 먼저 유연한 3D 프린팅 소재에 대한 전반적인 설명을 드리겠습니다.
가장 유연한 필라멘트는 무엇인가?
다음 3D 프린팅 프로젝트에 유연한 필라멘트를 선택하면 인쇄물에 대한 다양한 가능성이 열립니다.
플렉스 필라멘트를 사용하면 다양한 물체를 인쇄할 수 있을 뿐만 아니라, 프린터가 포함된 듀얼 또는 멀티 헤드 압출기가 있는 경우 이 소재를 사용하여 놀라운 것을 인쇄할 수 있습니다.
맞춤형 슬리퍼, 스트레스 볼 헤드, 진동 감쇠 장치 등의 부품이나 기능적 프로토타입을 프린터를 사용하여 인쇄할 수 있습니다.
여러분이 Flexi 필라멘트를 사용하여 물건을 인쇄하기로 결심했다면, 상상을 현실에 가깝게 만드는 데 성공할 것입니다.
오늘날 이 분야에서는 너무나 많은 옵션이 제공되고 있기 때문에, 이 인쇄 재료가 없었다면 3D 인쇄 분야에서 얼마나 많은 시간이 흘렀을지 상상하기 어려울 것입니다.
당시 사용자들에게 유연한 필라멘트로 인쇄하는 것은 매우 힘든 일이었습니다. 그 어려움은 이러한 소재가 매우 부드럽다는 한 가지 공통적인 사실을 중심으로 여러 요인이 얽혀 있었기 때문입니다.
3D 프린팅 소재는 유연해서 어떤 프린터로든 인쇄하기에는 위험했고, 대신 정말 신뢰할 수 있는 소재가 필요했습니다.
그 당시 대부분의 인쇄기는 끈 효과를 밀어내는 문제에 직면했습니다. 즉, 그 당시에는 아무런 강성도 없이 노즐을 통해 무언가를 밀어넣을 때마다 구부러지고, 꼬이고, 끈에 부딪혔습니다.
어떤 종류의 천을 꿰매기 위해 바늘에 실을 붓는 일에 익숙한 사람이라면 누구나 이 현상에 공감할 수 있을 것입니다.
밀어내는 효과의 문제를 제외하면 TPE와 같은 부드러운 필라멘트를 제조하는 것은 매우 어려운 작업이었고, 특히 허용 오차가 좋은 경우에는 더욱 그랬습니다.
허용 오차가 낮다고 판단하여 제조를 시작하면 제조한 필라멘트가 세부 처리, 끼임, 압출 공정에서 불량한 부분을 거쳐야 할 가능성이 있습니다.
하지만 상황이 바뀌었습니다. 현재는 다양한 소프트 필라멘트가 출시되었고, 그중 일부는 탄성을 갖추고 다양한 부드러움을 자랑합니다. 소프트 PLA, TPU, TPE가 그 예입니다.
쇼어 경도
이는 필라멘트 제조업체가 3D 프린팅 재료 이름과 함께 언급하는 일반적인 기준입니다.
쇼어 경도는 모든 재료가 압입에 대해 갖는 저항성 측정으로 정의됩니다.
이 척도는 사람들이 어떤 물질의 경도를 논할 때 참고할 만한 것이 없던 옛날에 발명되었습니다.
그래서 쇼어 경도가 발명되기 전에는 사람들은 실험한 재료의 경도를 설명할 때 숫자를 언급하는 대신 자신의 경험을 바탕으로 설명해야 했습니다.
이러한 규모는 기능적 프로토타입의 일부를 제조할 때 어떤 금형 재료를 선택할지 고려할 때 중요한 요소가 됩니다.
예를 들어, 석고로 서 있는 발레리나의 틀을 만들기 위해 두 가지 고무 중에서 선택하고자 할 때, 쇼어 경도는 70A의 짧은 경도를 가진 고무가 30A의 쇼어 경도를 가진 고무보다 유용하지 않다는 것을 말해줍니다.
일반적으로 필라멘트를 다루는 경우 유연한 소재의 권장 쇼어 경도가 100A에서 75A 사이임을 알 수 있습니다.
당연히 쇼어 경도가 100A인 유연한 3D 프린팅 소재는 75A인 소재보다 더 단단할 것입니다.
유연한 필라멘트를 구매할 때 고려해야 할 사항은 무엇입니까?
유연한 필라멘트뿐만 아니라 모든 필라멘트를 구매할 때 고려해야 할 다양한 요소가 있습니다.
가장 중요한 중심점에서 시작해야 합니다. 기능적 프로토타입의 보기 좋은 부분을 만드는 재료의 품질과 같은 것입니다.
그러면 공급망의 신뢰성에 대해 생각해야 합니다. 즉, 3D 프린팅에 한 번 사용한 재료는 계속해서 사용할 수 있어야 합니다. 그렇지 않으면 한정된 양의 3D 프린팅 재료를 사용하게 됩니다.
이러한 요소들을 고려한 후, 높은 탄성률과 다양한 색상을 고려해야 합니다. 모든 유연한 3D 프린팅 재료가 원하는 색상으로 제공되는 것은 아니기 때문입니다.
이러한 모든 요소를 고려한 후 해당 회사의 고객 서비스와 가격을 시장의 다른 회사와 비교해 볼 수 있습니다.
이제 유연한 부품이나 기능적 프로토타입을 인쇄하는 데 선택할 수 있는 일부 재료를 나열해 보겠습니다.
유연한 3D 프린팅 소재 목록
아래에 언급된 모든 소재는 유연하고 부드러운 특성을 가지고 있습니다. 또한, 뛰어난 피로 저항성과 우수한 전기적 특성을 가지고 있습니다.
이 소재는 진동 감쇠력과 충격 강도가 탁월합니다. 또한, 내화학성 및 내후성이 뛰어나며, 인열 및 내마모성이 우수합니다.
모두 재활용이 가능하며 충격 흡수 능력도 좋습니다.
Flexible 3D 프린팅 소재로 인쇄하기 위한 프린터 전제 조건
이러한 소재로 인쇄하기 전에 프린터에 설정해야 할 몇 가지 표준 신념이 있습니다.
프린터의 압출기 온도 범위는 섭씨 210~260도 사이여야 하고, 베드 온도 범위는 인쇄하려는 재료의 유리 전이 온도에 따라 주변 온도에서 섭씨 110도 사이여야 합니다.
유연한 소재로 인쇄할 때 권장되는 인쇄 속도는 초당 5밀리미터에서 초당 30밀리미터까지입니다.
3D 프린터의 압출 시스템은 직접 구동 방식이어야 하며, 제조하는 부품과 기능적 프로토타입의 후처리 속도를 높이기 위해 냉각 팬을 사용하는 것이 좋습니다.
이러한 재료로 인쇄하는 동안의 과제
물론, 이전에 사용자들이 겪었던 어려움 때문에 이러한 소재로 인쇄하기 전에 주의해야 할 몇 가지 사항이 있습니다.
- 열가소성 엘라스토머는 프린터의 압출기로는 취급하기 어려운 것으로 알려져 있습니다.
-필라멘트가 제대로 보관되지 않으면 습기를 흡수하므로 인쇄물이 커질 수 있습니다.
- 열가소성 엘라스토머는 빠른 움직임에 민감하므로 압출기를 통과할 때 휘어질 수 있습니다.
TPU
TPU는 열가소성 폴리우레탄을 의미합니다. 시중에서 매우 인기가 많기 때문에 유연한 필라멘트를 구매할 때 다른 필라멘트와 비교했을 때 이 소재를 자주 접하게 될 가능성이 높습니다.
다른 필라멘트에 비해 더 큰 강성과 더 쉽게 압출될 수 있는 허용 범위를 보여주는 것으로 시장에서 유명합니다.
이 소재는 강도와 내구성이 우수하며, 탄성률이 600~700%로 매우 높습니다.
이 소재의 쇼어 경도는 60A에서 55D까지입니다. 인쇄성이 우수하고 반투명합니다.
그리스 및 오일에 대한 내화학성이 뛰어나 3D 프린터에 사용하기에 더욱 적합합니다. 또한, 내마모성이 우수합니다.
TPU로 인쇄하는 동안 프린터 온도 범위를 210~230도 섭씨로 유지하고 베드 온도는 가열되지 않은 온도에서 60도 섭씨로 유지하는 것이 좋습니다.
위에서 언급한 대로 인쇄 속도는 초당 5~30밀리미터 사이여야 하며, 베드 접착을 위해 캡톤이나 화가용 테이프를 사용하는 것이 좋습니다.
압출기는 직접 구동 방식이어야 하며, 이 프린터의 첫 번째 레이어에는 냉각 팬을 사용하지 않는 것이 좋습니다.
티피씨
열가소성 공중합 폴리에스터(Thermoplastic Copolyester)의 약자입니다. 화학적으로는 긴 사슬 또는 짧은 사슬 글리콜이 무작위로 교대로 배열된 폴리에테르 에스테르입니다.
이 부분의 단단한 부분은 짧은 사슬 에스테르 단위이고, 부드러운 부분은 일반적으로 지방족 폴리에테르와 폴리에스테르 글리콜입니다.
이러한 유연한 3D 프린팅 소재는 엔지니어링 등급 소재로 간주되므로 TPU만큼 자주 볼 수 있는 소재는 아닙니다.
TPC는 밀도가 낮고 탄성 범위는 300~350%입니다. 쇼어 경도는 40~72D입니다.
TPC는 우수한 내화학성과 높은 강도를 보이며, 열 안정성과 내열성이 뛰어납니다.
TPC로 인쇄하는 동안 온도는 220~260도, 베드 온도는 90~110도, 인쇄 속도는 TPU와 동일하게 유지하는 것이 좋습니다.
티에이피에이
TPE와 나일론의 화학적 공중합체인 열가소성 폴리아미드는 나일론의 매끄럽고 윤기 있는 질감과 TPE의 장점인 유연성이 결합된 것입니다.
이 소재는 370~497%의 높은 유연성과 탄성률을 가지고 있으며, 쇼어 경도는 75~63A입니다.
내구성이 매우 뛰어나고 TPC와 동일한 수준의 인쇄성을 보입니다. 내열성과 층 접착력이 우수합니다.
이 소재를 인쇄하는 동안 프린터의 압출기 온도는 섭씨 220~230도 범위에 있어야 하고, 베드 온도는 섭씨 30~60도 범위에 있어야 합니다.
TPU 및 TPC를 인쇄하는 동안 프린터의 인쇄 속도는 권장되는 속도와 동일할 수 있습니다.
프린터의 베드 접착력은 PVA 기반이어야 하며 압출기 시스템은 직접 구동 방식이나 보우덴 방식이 될 수 있습니다.
게시 시간: 2023년 7월 10일