3D 프린팅 소재 3

 

2024.12.31 - [3D프린팅 첫걸음] - 3D프린팅에 사용되는 소재 1

2024.12.31 - [분류 전체보기] - 3D프린팅에 사용되는 소재(Material)1-1

2025.01.02 - [분류 전체보기] - 3D 프린팅 소재 2

▶ 석고분말

- 약한 강도 : 접착제 사용

- 다양한 컬러 구현

 

3D 프린터에서 사용되는 석고분말은 주로 슬라이싱 기술이나 **선택적 레이저 소결(SLS)**과 같은 기술을 통해 3D 프린팅을 할 때 활용됩니다.

석고 기반의 재료는 다른 플라스틱이나 금속과 비교하여 저렴하고 비교적 처리하기 쉬운 특성을 가지고 있기 때문에 일부 산업에서는 특히 건축 모델, 예술 작품, 그리고 교육용 목적에서 널리 사용됩니다.

 

석고분말 3D 프린터의 주요 장점은 다음과 같습니다:

1. 비용 효율성: 석고는 다른 고급 재료들에 비해 상대적으로 저렴하기 때문에, 대규모 생산이나 프로토타입 제작에 유리합니다.
2. 고해상도 출력: 석고는 미세한 디테일을 잘 표현할 수 있어 섬세한 구조나 복잡한 형태의 모델을 출력하는 데 적합합니다.
3. 강도와 내구성: 출력된 모델은 상대적으로 내구성이 좋지만, 다른 고급 재료보다는 낮은 강도를 가질 수 있습니다. 그래서 후처리나 보강을 할 수 있습니다.

하지만 석고분말을 사용할 때 주의해야 할 점도 있습니다.

석고는 출력 후 다소 부서지기 쉽고, 출력 후 마무리 작업이 필요할 수 있습니다.

또한, 석고 분말이 미세한 입자 형태로 존재하기 때문에 프린터 사용 시 먼지나 입자 흡입에 주의가 필요합니다.

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스캔을 이용하여 분말소재를 이용한 3D 프린팅

 

 

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① 청동(Bronze/Still fill)

▶PLA소재나 PHA소재에 청동 파우더 입자를 혼합한 소재로 연마할 경우 청동 느낌의 출력 효과를 얻을 수 있다.

▶녹는 온도 : 195~220℃ 권장, 소재가 압출될 때 부피의 수축이 적으므로 PLA소재 대비 프린트 속도를 높여서 출력하면 된다.

▶입자가 큰 그릿(Grit)20으로 200~300회 이상 연마하고 부드러운 입자로 다시 500~600회 이상 연마를 한다. 마지막으로 부드러운 천으로 표면을 닦아 내어 마무리하면 된다.

▶청동 입자의 함량은 청동 광택과 청동 부식에 의한 표현을 결정한다.

▶저렴한 가격

▶높은 강도:청동 / 스틸 파우더 80% + 혼합물

▶무거운 중량 : PLA대비 4배

▶연마시 광택

 

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② 구리(Copper)

▶PLA소재나 PHA소재에 구리 파우더 입자를 혼합한 소재로 연마할 경우 구리 느낌의 출력 효과를 얻을 수 있다.

▶녹는 온도 : 195~210℃ 사이

▶연마를 통해 반짝이는 구리 출력물을 얻을 수 있다.

▶프린트 속도는 : 40~100mm/s가 적당

▶베드판의 온도 : 50~60℃를 유지하면 좋은 결과물을 얻을 수 있다.

▶구리 입자의 함량에 따라 구리 느낌의 강도는 달라진다.

③ 발광(Glow, 야광)

▶ PLA소재나 PHA소재에 농축 발광 안료를 혼합한 소재

▶ 어둠 속에서 빛을 발광하는 효과를 얻을 수 있다.

▶ 녹는 온도: 195~220℃ 정도

▶ 보다 나은 발광 효과를 위해 속 채움(infill)을 100%로 채우면 좋다.

④ 나무(Wood)

▶ PLA소재나 PHA소재에 목분을 혼합한 소재로 출력이 쉽고 품질도 우수하다.

▶ 재생목재 40%

▶ 나무 느낌과 고유의 나무 향기가 난다.

▶열 팽창 성질은 PLA 필라멘트와 같다.

▶소재의 특성 상 녹는 온도의 차이에 따라 출력물의 색상이 달라진다.- 채색 가능

▶ 녹는 온도 : 195~230℃ 정도,

▶ 기어 방식 : 190℃ 정도를,

▶ 보우덴 방식 :  205℃를 권장

▶장점 : 녹는 점이 균일, 점착성이 우수한 장점

▶ 특징 : 실제 나무 느낌의 표면 촉감.

▶ 출력 시  : 레이어의 높이 : 0.25~0.3mm가 적당

...................출력 속도: 약 50~80mm/s를 권장.

...................노즐 : 0.5mm이상 사용

▶ 주의할 점: 목분이 녹지 않는다. (핫 엔드 공간을 신속히 지나가도록 프린트 속도를 조정, 소재가 열에 노출되는 시간을 줄여야 좋은 품질을 얻을 수 있다.)

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⑤ 신축(Flexible) 필라멘트

▶ 열가소성 엘라스토머(Elastomer: 탄성중합체) 원료의 고무 소재로 탄성과 유연성이 매우 뛰어나다.

▶ 출력 속도가 빠를 경우 실패할 확률이 높고 서포터를 제거하기가 어렵다.

▶ 녹는 온도 : 210~225℃ 정도

▶ 프린트 속도 : 30mm/s이다.

▶ 베드 판의 온도 :  20~50℃ 정도가 적당하다.

⑥ 유리(Glass)

• 엑스원(ExOne)社의 ‘프로메탈(ProMetal)’은 100% 재사용이 가능한 ‘소다 석회유리(soda-lime glass)’

유리 재료로 조형물을 만들거나 섭씨 1000도 이상으로 가열한 후 알루미나 지르콘 실리카(alumina-zircon-silica)

노즐을 사용해 적층 방식으로 제작할 수 있다.

•유리 분말을 사용하여 제작하므로 깨지기 쉽다.

•노즐의 유리 성분의 녹는 온도인 1200도까지 설정할 수 있어야 한다.

⑦ 종이(Paper)

•종이를 소재로 사용하여 조형물을 제작하는 기술

•조형물의 강도 : 나무 재질정도를 유지, 컬러를 구현 할 수 있다.

•A4나 레터지,  롤 용지를 이용해 종이를 자르고 컬러를 입혀서 작업하는 방식이다.

•원료 조달이 쉽고, 컬러를 마음껏 표현, 환경 친화적,  출력 속도도 빠르다.

•유지비용 저렴

•출력물을 제외한 불필요한 부분을 손으로 떼어내야 하는 힘든 후처리 작업이 수반된다.

•대표적 3D 프린터 :  SDL(Selective Deposition Lamination, 선택적 박판 적층) 방식

                          [엠코어 테크놀로지(McorTechnologies) 社 개발]       

   

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⑧ 세라믹(Ceramics)

▶ 세라믹은 식품 안전 소재로 600℃의 열에 견디며 재활용이 가능하다.

▶ 세라믹 분말에 열을 가해서 굳히는 방식, ‘프리 세라믹 폴리머(pre-ceramic polymers)’소재를 이용한 SLA 방식이 있다.

1.세라믹 분말에 열을 가해서 굳히는 방식

2.프리 세라믹 폴리머(pre-ceramic polymers)’소재를 이용한 SLA 방식

3.SLA 방식 : 프리 세라믹 폴리머를 고온에서 가열, 고밀도의 세라믹을 제조한다.

4. 건조오븐 사용 : 강도 강화 유향 후처리 작업,

5. 홈 데코와 식기류에 사용되는 최적의 소재이다.

6. 활용분야 : 우주항공 및 국방 분야, 기계 산업 고강도세라믹 의료,  전기, 전자 부품, 건축이나 예술품 분야, 그리고 세포 혹은 유효 약물을 세라믹과 동시에 프린트 하는 고정밀 세라믹 바이오 프린팅 분야

 

⑨ 모래(Sand)

•분말 형태의 모래를 소재로 사용하는 방식

•모래를 녹여 제품을 만드는 방법이 대표적이다.

•전통적인 주조방식: 고체 금속을 가열하여 액체 상태로 만든 다음 주형에 주입하여 응고시키는 방식이다.

•3D 프린팅 사형(모래주형)은 개발~ 제조⇒ 공정 시간을 단축

•시제품 개발 비용을 절감

•내부 공간이나 복잡한 구조의 제작이 가능,

•디자인이나 설계 변경에 대해 쉽게 대응

•시행착오 과정에서 발행하는 소요비용을 효과적으로 줄일 수 있고, 보다 쉬운 주물제작이 가능해 졌다.

•몰드 작업용 : 프로토타입

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⑩ TPU /Flexbil

•탄성중합체

•유연성 탄성 우수

•내구도 우수

•충격흡수성

•서포트 제거 곤란

 

⑪ 다중소재

•질감 표현 가능

•기계적 특성 표현

•소재 혼용 가능

 

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찾아주셔서 감사합니다...^^