3D 프린팅
산업 제조
3D 프린팅된 부품은 레이어별로 만들어지기 때문에 이전 레이어가 필요합니다. 특정 3D 프린팅 기술과 3D 모델의 복잡성에 따라 이는 3D 프린팅에 지지 구조가 필요함을 의미할 수 있습니다.
3D 모델을 인쇄하는 데 사용할 기술을 고려할 때 지지 구조와 이것이 최종 결과에 미치는 영향을 고려하는 것이 중요합니다. 지지 구조는 제거를 위한 후처리 작업이 필요하므로 표면 마감에 영향을 미치므로 흠집이나 표면 거칠기가 생깁니다.
이 기사에서는 지원, 각 3D 프린팅 기술에 대한 지원 구현 방법, 지원 사용이 설계 의사 결정 프로세스에 미치는 영향에 대해 설명합니다.
FDM(Fused Deposition Modeling)은 녹은 필라멘트를 미리 결정된 경로를 따라 빌드 표면으로 압출합니다. 재료가 압출되면서 냉각되어 다음 재료 층을 구축할 기초를 제공하는 단단한 표면을 형성합니다. 개체가 완성될 때까지 레이어별로 반복됩니다.
FDM 인쇄를 사용하면 각 레이어가 아래 및 주변 스레드에 부착되는 가열된 필라멘트 스레드 세트로 인쇄됩니다. 각 스레드는 이전 레이어에서 약간 오프셋되어 인쇄됩니다. 이렇게 하면 모델을 최대 45° 각도로 만들 수 있으므로 인쇄물이 이전 레이어의 너비를 넘어 확장될 수 있습니다.
돌출부가 45°를 초과하여 인쇄되면 처질 수 있으며 이를 지탱하기 위해 아래에 지지 재료가 필요합니다. 오버행 및 FDM에 대한 자세한 내용은 여기에서 확인할 수 있습니다.
이 규칙에는 예외가 있습니다:
뜨거운 재료는 브리징으로 알려진 방법으로 두 지점 사이의 짧은 거리를 늘릴 수 있습니다. 브리징을 사용하면 지지대 없이 처짐을 최소화하면서 재료를 인쇄할 수 있습니다. 일반적으로 브릿지 길이가 5mm 이상인 경우 정확한 표면 조도를 위해 지지대가 필요합니다.
브리징 및 FDM에 대한 자세한 내용은 여기에서 확인할 수 있습니다.
Y, H, T 문자와 관련 3D 모델 세트를 고려하십시오.
아래 이미지는 밝은 회색으로 표시된 지지 재료가 있는 YHT를 보여줍니다.
다음은 인쇄할 때 YHT가 어떻게 보이는지입니다. 아래 이미지는 이제 지원 없이 인쇄된 T의 결과를 보여줍니다. 표면의 처짐이 심하고 청소를 위해 많은 양의 후처리가 필요합니다.
FDM 프린팅에서 서포트 사용의 한계 중 하나는 항상 후가공이 필요하기 때문에 서포트와 접촉하는 표면에 자국이나 손상이 발생한다는 점입니다.
또 다른 문제는 지지대가 솔리드 레이어보다 약간 덜 고정적이기 때문에 지지대에 인쇄된 레이어가 덜 완벽하다는 것입니다.
지원은 모델을 손상시키지 않고 작고 복잡한 기능에서 제거하기 어려울 수도 있습니다.
또한 지원을 위해서는 추가 인쇄 자료가 필요하므로 추가 비용이 발생합니다. 지지대도 제거해야 하므로 3D 인쇄 서비스 제공업체에 더 많은 작업이 필요하므로 인쇄 작업의 총 비용도 증가할 수 있습니다.
아래의 아치 예제는 정확한 인쇄를 위해 올바른 위치에 제한된 양의 지지대만 배치하면 됩니다.
아래의 "정육면체 공"은 많은 지원이 필요한 예입니다.
이 예에서 지지대의 제거는 복잡하며 지지대를 둘러싼 표면의 손상을 제한하는 동안 바늘 노즈 플라이어로 각 지지 요소를 제거해야 합니다. 지지대를 제거한 후 표면을 샌딩하거나 매끄럽게 하는 것도 매우 어렵습니다.
지원 재료가 없으면 이 모델은 품질과 정확성을 손상시키지 않고 FDM으로 인쇄할 수 없습니다. 이 경우 추가 비용과 인쇄 시간에도 불구하고 사용된 추가 지원 재료는 인쇄를 완료하는 데 필수적입니다.
FDM 인쇄 방법은 두 가지 유형의 지원을 활용합니다.
프린터 운영자는 일반적으로 귀하의 응용 분야에 가장 적합한 지지대 유형을 지정하여 디자인에 대한 미적 영향을 최소화합니다.
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두 개의 프린트 헤드가 있는 미세하게 조정된 프린터에서 지지 재료는 부품에서 찢어지지 않는 용해성 재료로 인쇄될 수 있지만 대신 인쇄된 모델의 주요 재료에 영향을 미치지 않는 화학 용액에서 용해됩니다.
이렇게 하면 지지대가 주요 재료와 접촉하는 더 나은 표면 조도를 얻을 수 있지만 비용과 시간이 많이 소요되는 솔루션입니다.
예를 들어 Ultimaker 3 기계는 인쇄 후 쉽게 용해되는 PVA로 인쇄된 지지대를 활용합니다. 모든 산업용 FDM 기계는 용해성 지지체를 사용합니다.
SLA(Stereolithography) 및 DLP(Digital Light Processing)는 광원을 사용하여 액체 재료를 고형화함으로써 액체(포토폴리머) 수지에서 3D 인쇄된 개체를 만듭니다.
정확한 프린터 유형에 따라, 이는 모델이 바닥에 있는 반투명 창을 통해 광원에 의해 응고될 때 액체 재료가 들어 있는 통에서 꺼내거나(상향식) 액체 속으로 잠기는 것을 의미합니다. 상단 레이어는 상단(하향식)에서 광원으로 처리되기 때문입니다.
인쇄물이 인쇄 플랫폼에 부착되고 통 안에서 떠다니지 않도록 하기 위해 SLA 및 DLP 프린터는 거의 모든 경우에 지지대를 사용해야 합니다.
이 프린터의 지지 구조는 재료와 인쇄 시간을 절약하기 위해 실제로 모델에 닿는 작은 팁이 있는 얇은 늑골처럼 보입니다. 지지대의 수, 지지대의 위치, 지지대가 모델과 구조에 닿는 위치는 소프트웨어에 의해 계산되며 인쇄되는 부품의 모양, 방향 및 무게에 따라 달라집니다.
SLA 및 DLP는 가장 정확하고 가장 작은 물체라도 정확한 세부 사항으로 인쇄할 수 있는 가장 정확한 기술입니다. 적절한 후처리로 지지대의 사용은 인쇄 품질에 영향을 미치지 않습니다.
먼저 IPA(이소프로필 알코올)를 사용하여 완성된 부품에서 액체 수지를 씻어냅니다. 지지 구조는 모델의 표면에서 부수거나 플라이어를 사용하여 제거할 수 있습니다. 그런 다음 지지대가 물체와 접촉한 부분을 샌딩하여 남아 있는 자국을 제거합니다.
부품 방향은 SLA 및 DLP 인쇄를 지원하는 위치에 중요한 역할을 합니다. 부품의 방향을 바꾸면 지원의 양(따라서 인쇄 비용)을 크게 줄일 수 있습니다.
오리엔테이션은 또한 지원 위치에 중요한 역할을 합니다. 구성 요소 표면의 미적 외관이 가장 중요한 경우 해당 영역과 접촉하는 지지대가 거의 또는 전혀 없도록 부품의 방향을 지정하는 것도 옵션이 될 수 있습니다.
세부 사항이 많고 얇거나 복잡한 기능이 많은 복잡한 인쇄물의 경우 인쇄물을 별도의 섹션으로 나눈 다음 함께 조립(스냅핏 연결, 맞물리는 부품 또는 접착제를 통해)하면 인쇄 품질과 모양을 개선할 수도 있습니다.
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재료 분사(Stratasys PolyJet 및 3D Systems MultiJet 모델링) 기술은 잉크젯 인쇄와 유사하지만, 이 3D 프린터는 종이에 잉크 방울을 분사하는 대신 액체 포토폴리머 층을 빌드 트레이에 분사하고 UV 광을 사용하여 즉시 경화시킵니다.
이러한 프린터는 각도에 관계없이 돌출된 부품이 있는 모든 경우에 지지 재료를 사용해야 합니다. 지지체는 수용성이거나 플라이어, 워터 제트, 초음파 수조 및 샌드 블라스팅을 사용한 후 처리 중에 제거됩니다.
FDM과 달리 이러한 기술에 대한 지원은 인쇄물의 모양, 표면 품질 또는 기술적 속성에 해가 되지 않습니다. 적절한 후가공 후에는 인쇄물의 나머지 부분과 지지대로 덮인 부분을 구별하는 것이 사실상 불가능합니다.
후가공 시 사용하는 전동공구(워터젯, 샌드블라스터)로 인해 복잡한 모델의 부품이 손상되거나 휘어질 수 있습니다. 문제가 발생하지 않도록 Material Jetting 규칙을 따르십시오. 모델에 복잡한 부품과 가는 와이어가 있는 경우 SLS 인쇄가 대신 권장됩니다.
선택적 레이저 소결(SLS)은 레이저를 사용하여 챔버에서 분말 재료를 융합합니다.
SLS의 경우 물체가 층별로 쌓일 때 분말이 지지대 역할을 하기 때문에 지지 구조가 필요하지 않습니다. 이것은 많은 설계 자유를 제공하지만 일반적으로 부품을 인쇄하는 데 드는 비용과 시간을 증가시킵니다. SLS는 빌드 챔버가 식는 데 시간이 필요하고 프린트를 청소하려면 일반적으로 에어건을 사용하여 융합되지 않은 가루를 제거하는 등 여러 단계의 마무리 프로세스가 필요합니다.
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바인더 분사는 프린터가 분말 재료의 얇은 층을 사용하여 물체를 만드는 방식으로 SLS와 유사하지만 레이어를 함께 소결하는 레이저를 사용하는 대신 이 프린터는 노즐에서 압출된 결합제를 사용하여 분말을 결합합니다. 함께.
SLS와 마찬가지로 분말이 물체를 만들 때 지지대 역할을 하기 때문에 지지 구조가 필요하지 않지만 인쇄물을 청소 및 후처리하려면 일반적으로 에어건을 사용하여 융합되지 않은 분말을 제거하는 등 여러 단계의 마무리 프로세스가 필요합니다.
금속 인쇄 기술은 모든 경우에 제작 과정에서 모델을 베이스 플레이트에 고정하기 위해 지지 구조를 사용하지만 35도 이상의 각도를 가진 돌출부는 지지 없이 제작할 수 있습니다. 지원이 필요할 때 접근하기 쉬운지 확인하거나 사후 처리 중에 제거되지 않도록 하는 것이 중요합니다.
지지대의 사용은 어떤 식으로든 인쇄 품질에 영향을 미치지 않으며 적절한 후처리를 통해 인쇄된 모델에서 모든 자국을 제거할 수 있습니다.
Metal 3D 프린팅의 비용과 사용 가능한 재료 옵션이 궁금하십니까?
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| 인쇄 기술 | 지원 필요 |
|---|---|
| FDM | 모델 형상에 따라 다름 |
| SLA 및 DLP | 항상 필수 |
| 재료 분사 | 항상 용해되지만 가용성 |
| SLS | 절대 |
| 바인더 분사 | 절대 |
| 금속 인쇄 | 항상 |
3D 프린팅
3D 프린팅이라는 용어는 부품을 층층이 쌓는 여러 제조 기술을 포함합니다. 각각은 플라스틱 및 금속 부품을 형성하는 방식이 다르며 재료 선택, 표면 마감, 내구성, 제조 속도 및 비용이 다를 수 있습니다. 3D 프린팅에는 다음과 같은 여러 유형이 있습니다. SLA(스테레오리소그래피) 선택적 레이저 소결(SLS) FDM(Fused Deposition Modeling) 디지털 조명 프로세스(DLP) 멀티 제트 퓨전(MJF) 폴리젯 DMLS(Direct Metal Laser Sintering) 전자빔 용해(EBM) 애플리케이션에
FFF 3D 프린팅의 주요 한계 중 하나 기술은 이전 레이어 위에 각 레이어를 인쇄해야 하는 필요성 다리, 캔틸레버 또는 경사가 큰 벽을 만들 가능성이 없습니다. 이를 극복하기 위해 이전 요소에 대한 지지 기반 역할을 하는 인쇄된 지지 구조를 사용하는 것이 일반적입니다. 이러한 구조를 지지대라고 합니다. 이미지 1:3D 프린팅 부품을 지원합니다. 출처:3DHubs 지지 부분 괄호는 주로 다음 네 부분으로 구성됩니다. 지원 :캔틸레버 레이어를 지지하는 구조입니다. 밀집된 지원 :피스와 접촉하는 지지대의 마지막 층을 조밀 지지대