2. 액체 기반 방식
* 빛에 의해 단단하게 굳는 성질을 가진 광경화(photocure) 성 액체 레진(liquid resin)을 사용한다.
* 이 소재는 레이저 빔, 강한 자외선(UV)에 의해 경화되는 성질이 있다.
* 이런 특징을 이용, 주로 액체 상태의 폴리머 합성수지를 경화시켜 3차원 물체를 제작하는 기술이다.
2020/06/06 - [3D프린팅의 기본상식들] - 3D 프린터 개념(2)
2020/06/09 - [3D프린팅의 기본상식들] - 3장. 3D프린팅 기술의 종류
▶광중합 방식(Photo Polymerization, PP)
------SLA : Stereolithorgraphy Apparatus
------DLP : Digital Light Processing
------연속 액체 계면 방식(Continuous Liquid interface Production, CLIP)
▶재료 분사 방식(Material Jetting, MJ)
------Polyjet : Photopolymer Jetting
------MJM : Multi Jet Modeling
2020/06/09 - [3D 프린팅의 기본상식들] - 3장. 3D 프린팅 기술의 종류
2020/05/30 - [3D프린팅의 기본상식들] - 1. 3D 프린팅 기술방식-FFF
2.1 광중합 방식(Photo Polymerization, PP)
** 요약
● 광중합방식
● 경화(curing) : 단량체, 올리고머, 광개시제
● 레이저 빔, 디지털 광원 처리(DLP) 이용
● 포토폴리머 : 약한 내구성, 변색
▶광중합 방식(PP)은 물성의 변화가 구조적인 관점에서 고체 형태로 나타나는
포토폴리머(photopolymer) 소재를 사용한다.
▶포토폴리머(photopolymer): 광중합체로 자외선이나 가시광선 등의 빛을 조사하였을 때
물성의 변화가 일어나는 중합체
▶ 빛을 통해 플라스틱 소재의 중합 반응을 일으키며 선택적으로 고형화 시키는 방식이다.
★ 단량체(monomer), 폴리머 속에 중합체를 구성하는 기본 단위 물질로 반응에 의해
긴 사슬의 고분자가 될 수 있는 작은 단위의 분자체.
★ 올리고머(oligomer)분자량이 비교적 작은 중합체.
★ 광개시제(photoinitiator) : 빛을 받아 분해되어 연쇄 반응을 촉발시키는 물질.
★ 경화(curing): 단량체, 올리고머, 광개시제가 존재할 경우 빛이 조사되면 폴리머 내에서
가교(cross-link) 반응이 일어나고 딱딱해진 폴리머가 만들어지는 과정을 말한다.
▶광중합 방식의 원리
① 수조 안에 포토폴리머를 채우고, 수평면의 원하는 부분에 레이저 빔을 스캐닝 방식으로 조사한다.
② 빔에 노출된 폴리머는 경화가 일어나 딱딱하게 굳어지고 나머지 부분은 액체로 남아 있게 된다.
③ 빌드 플랫폼을 이동시키고 수평면에 같은 작업을 반복하여 수직 방향으로 쌓아 간다.
출처 https://en.wikipedia.org/wiki/Photopolymer
▶광중합 방식의 특징
① 아주 높은 해상도의 정교한 구현이 가능하다(레이저 빔이나 디지털 광원 처리(DLP)를 이용)
② 내구성이 약하다.(좋지 않은 기계적 강도로 인해)
③ 가시광, 자외선에 계속 노출되면 변색이나 품질 저하
출처 https://www.custompartnet.com/wu/stereolithography
media.preziusercontent.com/media/4/3/f/3/c/6b9e74243c29c9e2d749833df20.mp4
2020/06/17 - [3D프린팅의 기본상식들] - 3D프린팅의 방식과 소재(1)
2.1.1 광경화성 수지 조형(SLA, Stere Lithography Apparatus)
** 요약
● 광경화성 액체 수지 : 폴리머 액체
● 높은 정밀도
● 약한 내구성, 비싼 액체 수지
▶ 찰스 헐이 고안한 최초의 3D 프린팅 기술, 1988년 3D 시스템즈에 의해 도입된 기술이다.
▶ 상업적으로 가장 먼저 도입된 기술이다.
▶ 주로 저전력 고밀도의 UV 레이저를 이용한다.
출처 https://www.custompartnet.com/wu/stereolithography
2020/05/31 - [3D 프린팅의 기본상식들] - 3. 소재
2020/06/15 - [3D프린팅의 기본상식들] - 프린터 별 출력 방법 확인
▶SLA 방식의 원리
1. 빛을 받으면 고체로 변하는 폴리머 액체에 UV 레이저를 투사하여 액체를 정화시면서
조형물을 만든다.
2. 출력물과 지지대(support)는 빌드 플랫폼(build platform)에 만들어진다.
3. 레이어 두께만큼 폴리머를 액체 속으로 가라앉힘, 스위퍼로 액체의 수면을 수평으로
매끄럽게 정리.
4. 반복, 빌드 플랫폼에 3D출력물이 완성.
출처 :https://cafe.naver.com/xpkorea
https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?
<작동원리>
1. 조형판이 재료 속으로 담가지도록 내려가는데 아주 얇은 두께의 재료만이 표면에 남게 된다.
2. 레이저 발사하면 반사경이 X, Y축으로 움직이며 전달받은 레이저 빔을 수조에 전달한다.
3. 수조 안에 있던 광경화성 수지(레진)가 레이저 빛을 받은 부분만 굳게 된다.
( 광경화성 수지 : 액체상태로 되어 있는 플라스틱이 자외선 레이저 빛을 받으면 고체로
굳어지는 성질이 있는 재료)
4. 수조 안에 있는 조형판은 한층씩 수지가 굳어질 때마다 정해진 층의 두께만큼 내려간다.
5. 그 위에 굳지 않은 액상 재료가 흘러들어와 덮이게 되고 다시 레이저 광선으로 경화시키는 과정을
반복하여 조형물을 만든다.
www.youtube.com/embed/Ak4kgiSvgN8"
media.preziusercontent.com/media/1/2/5/d/6/7a378cc4c66ab10c5955612d451.mp4
▶장점 :
---------• 광조형장치는 액체 형태의 포토폴리머 플라스틱 원료를 사용,
---------• 레이저를 이용하여 조형을 하기 때문에 정밀도가 우수하다
---------• 정밀도를 높게 제작(출력물 표면이 고움)할 수 있다.
---------• 작고 복잡한 조형부터 크고 매끄러운 조형까지 출력의 폭이 넓어 다양한 분야에서 사용 가능하다.
▶단점 :
---------• 내구성이 떨어진다.
---------• 출력 후 바로 세척, 경화 과정을 거쳐야 한다.
---------• 소재의 색상이 제한적이다.
---------• 액체 수지의 가격이 비싸다(대체로 고가(高價)의 대형장비 위주.
-------- • 넓은 조형 플랫폼을 갖춤 • 조형 속도가 비교적 느린 편이다.
https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?
2020/06/09 - [3D프린팅의 기본상식들] - 3장. 3D프린팅 기술의 종류
2020/05/30 - [3D프린팅의 기본상식들] - 1. 3D 프린팅 기술방식-FFF
2.1.2 디지털 광원 처리(Digital Light Processing, DLP)
** 요약
● 면단위 경화, 정밀한 출력물
● 고해상도 DLP 광학엔진
● 최종 제품 근접 시물레이션 방식
media.preziusercontent.com/media/6/0/e/2/d/7cfdb744c81a8345073d6a4ec98.mp4
▶1987년 미국, 래리 호른백에 의해 디지털 광원 처리 방식이 개발되었다.
▶DLP는 프로젝터와 영상 프로젝터에 사용되는 기술이다.
▶DMD(Digital Micromirror Device) 소자를 이용해 빛을 반사하여 음영을 표현하는 프로젝트의
원리와 같다.
▶3D 프린트 방식의 DLP, 2002년 독일의 인비전텍에서 최초로 개발하였다.
DLP 방식의 원리
▶특수 시트에 도포된 광경화성 수지에 프로젝터를 이용해 출력할 영상 데이터를
면(plane) 단위로 조사하여 경화시킨다.
▶SLA 방식처럼 광경화성 액체 수지에 레이저를 점, 선형으로 조사하는 방식은 출력물이 완성될
때까지 많은 시간이 소요되지만 DLP 방식은 조형 속도가 비교적 빠르다.
출처 https://m.blog.naver.com/jb3ddrone/220927674953
**특징
-
정밀한 출력물을 얻고자 할 때 많이 사용한다.
-
표면이 매우 매끄럽고 정교한 조형이 가능
-
소음 발생이 가장 적다.
-
별도의 부재료가 소요되지 않는다.
-
유일한 면단위 조형 방식으로 작업 속도가 비교적 빠르고 균일하다.
▶장점
- 최종 제품에 근접한 시물레이션이 가능해 FDM 방식에 비해 월등히 빠르고 품질 뛰어나다.
- 재료 : 강성이 뛰어난 ABS-LIKE,
- 표면 정밀도가 우수한 반투명 아크릴
- 메탈 캐스팅이 가능한 왁스,
- 높은 탄성과 유연성이 있는 고무 재질의 rubber-like.
- 내연성 및 접착성이 우수한 에폭시(epoxy) 등이 있다.
▶단점
- 개발된 소재가 한정적
- 장비와 소재의 가격이 비싸다.
- 서포터를 만든 경우 제거에 신중을 기해야 한다.
(표면 품질이 높은 만큼 서포터 제거 시 이물이나 표면 손상의 우려가 크기 때문이다.)
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