3D 인쇄 지원 구조:알아야 할 주요 사항

많은 AM 전문가들은 지지 구조를 필요악으로 여기고 인쇄 기술이 이를 불필요하게 만드는 날을 고대합니다. 그러나 지능형 응용 프로그램은 다른 방법으로는 달성할 수 없는 복잡한 모델을 인쇄할 수 있는 광범위한 기회를 제공합니다. 예를 들어, 올바른 지지 구조를 사용하면 이제 한 번의 인쇄 작업으로 스포츠카의 정교한 앞부분을 생산할 수 있습니다.

이름에서 알 수 있듯 지지 구조는 인쇄 프로세스 전반에 걸쳐 부품을 지지하여 처짐으로 인한 변형 없이 각 요소가 깨끗하고 정확하게 인쇄할 수 있도록 합니다. 추가 레이어를 인쇄할 수 있는 안정적인 플랫폼을 제공하고 전체 프로세스 동안 부품이 인쇄 베드에 단단히 부착된 상태를 유지합니다.

작업에서 사용하는 3D 인쇄 방법에 관계없이 지원 구조를 프로세스의 일부로 고려해야 하므로 오늘 자습서에서는 가장 널리 사용되는 인쇄 프로세스 및 효과적으로 활용하는 방법.

이제 다양한 인쇄 방법에 필요한 지원 구조를 살펴보겠습니다.

선택적 레이저 소결 및 바인더 분사

이러한 기술로 인쇄할 때는 지지 구조가 필요하지 않습니다. 프린팅 과정에서 파우더 베드 자체가 모델을 지지해 준 후 모델을 들어 올려 청소할 수 있습니다. 재료 낭비를 최소화하기 위해 완성된 디자인에 탈출구를 만들어 부품 내부의 과도한 분말을 후처리 중에 제거할 수 있도록 하십시오.

직접 금속 레이저 소결

DMLS는 SLS와 같은 방식으로 파우더 베드를 사용하지만 부품이 프린팅 베드에 단단히 부착된 상태를 유지하려면 지지 구조가 여전히 필요합니다. 또한 변형을 방지하고 DMLS에서 사용되는 고온에 필수적인 열이 적절하게 분산되도록 하는 데 도움이 됩니다.

여기서 최적의 부품 방향이 핵심이며 돌출부를 방지하여 지지 구조의 필요성을 최소화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 일반적으로 각도가 45° 미만인 오버행에는 지지 구조가 필요하므로 이상적인 인쇄 각도를 결정할 때 이를 고려하십시오. 보너스로 완성된 부품에서 보이는 레이어를 최소화하는 데 도움이 될 수도 있습니다.

이상적으로는 DMLS 프로젝트에서 지지 구조의 필요성을 최소화해야 합니다. 지지 구조는 제거하기가 매우 어렵고 전문적인 결과를 얻기 위해 종종 와이어 절단 또는 CNC 가공이 필요할 수 있기 때문입니다. 불가피한 경우 오프셋 지지 구조는 인쇄 베드에서 부품을 제거할 때 절단해야 하는 표면의 수를 줄일 수 있으므로 일반적으로 제거하기가 더 쉽습니다.

융합 증착 모델링

FDM 인쇄의 경우 45° 이상의 돌출부와 5mm 이상의 브리지에 대한 지원이 필요합니다. 실제 지지 구조의 측면에서, 별도의 압출기를 통해 인쇄하는 동안 빌드에 추가되는 특별히 설계된 지지 재료를 사용하는 것이 일반적인 관행이 되었습니다. 인쇄가 완료되면 물이나 적절한 화학 물질에 간단히 용해됩니다. 이 프로세스는 완전히 핸즈프리라는 장점이 있으며 지지 구조가 제거될 때 일반적으로 남아 있는 자국을 제거하기 위해 더 이상 샌딩 및 폴리싱이 필요하지 않다는 것을 의미합니다. 그러나 멀티 헤드 프린터를 사용해야 하며 지지대를 완전히 녹이려면 보통 몇 시간이 걸립니다.

또는 특정 지지 재료는 물이나 화학 용액을 사용하지 않고도 완성된 부품에서 간단히 분리되도록 설계되었습니다. 이것은 잠재적으로 더 빠르지만, 지지 구조의 제거는 재료가 남지 않고 깨끗하게 제거될 수 있도록 부품 설계에 포함되어야 합니다.

FDM 지지 구조를 위한 가장 일반적인 두 가지 용해성 재료는 폴리비닐 알코올(PVA)과 고충격 폴리스티렌(HIPS)입니다. PVA는 물에 용해되지만 온도 변화에 매우 민감하여 용해 시간에 영향을 미치고 프린터 헤드가 막힐 수도 있습니다. 반면 HIPS는 온도의 영향을 덜 받고 물보다는 리모넨(가정용 세제)에 용해됩니다. HIPS를 사용할 계획이라면 인쇄량에 따라 상당한 지속적인 비용이 발생할 수 있으므로 리모넨 비용을 예산에 포함해야 합니다.

스테레오리소그래피

SLA로 인쇄할 때는 변형된 영역을 방지하고 부품이 완성될 때까지 인쇄 베드에 적절하게 부착된 상태를 유지하기 위해 지지 구조가 항상 필요합니다. 좋은 소식은 지지대가 다른 프로세스에 비해 제거하기가 매우 쉽고 일반적으로 약간의 문제로 잘릴 수 있다는 것입니다. 올바른 부품 방향은 SLA 인쇄 중에 필요한 지지 구조의 수를 제한할 수 있음을 명심하십시오. 또는 부품을 여러 개의 개별 조각으로 인쇄한 다음 함께 자르거나 붙일 수 있어 지지대의 필요성을 최소화하거나 제거할 수 있습니다.

SLA 부품은 다른 방법을 사용하여 생산된 부품보다 훨씬 더 섬세하기 때문에 지지 구조물에 의해 남겨진 자국을 샌딩할 때 섬세한 접근 방식을 사용하십시오. 샌딩의 대안으로 부드럽고 깨끗한 마무리를 위한 방법으로 가벼운 비드 블라스트를 고려하십시오.

재료 분사

재료 분사로 인쇄할 때 각도에 관계없이 모든 돌출부에 지지 재료가 필요합니다. 그러나 이러한 지지대는 다른 방법보다 제거하기가 훨씬 쉽고 일반적으로 인쇄 후 간단히 잘라낼 수 있으며, 남아 있는 자국을 제거하는 데 필요한 샌딩 및 광택 작업은 비교적 적습니다.

마지막으로 명심해야 할 몇 가지 일반적인 지침:

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가장 잘 보여야 하는 부품 영역(예:의도한 청중이 가장 많이 볼 프로토타입 부분)을 고려하고 거기에 지지대를 부착하지 마십시오. 최대한 깨끗하고 매력적으로 보이도록 합니다.

중복 지지 구조는 인쇄 시간을 늘리고 재료 낭비를 초래할 뿐이므로 피하십시오.

인쇄 후 모든 지지 구조에 액세스할 수 있는지 확인하십시오. 닿기 어려운 지지대는 깨끗하게 제거하기 어렵습니다.

모델의 내부 영역에도 지지 구조가 필요할 수 있으므로 인쇄 후 이러한 구조를 제거하는 방법을 고려하십시오. 디자인을 두 부분으로 분할하여 별도로 인쇄한 다음 함께 접착해야 할 수도 있습니다.

지지 구조물을 섬세한 구조물이나 미세한 세부 사항이 있는 곳에 부착하지 마십시오. 제거할 때 세부 사항이 손실될 수 있습니다.

특정 프린터에는 지원 구조를 자동으로 추가하는 기능이 있습니다. 또는 손으로 또는 지원이 필요한 위치를 계산하는 통합 도구를 사용하여 선호하는 소프트웨어 플랫폼에 추가할 수 있습니다. 결정을 내리기 전에 지원 구조에 대한 통제 수준을 고려하십시오.

고급 니들 노즈 플라이어와 플러시 커터 세트에 투자하십시오. 이렇게 하면 지지 구조를 훨씬 쉽게 제거할 수 있습니다. 부품이 쉽게 부러질 수 있는 곳에는 플라이어를 사용하고 깨끗한 결과를 얻기 위해 더 많은 정밀도가 필요한 지지대에는 커터를 사용하십시오. 어떤 사람들은 이러한 용도로 칼을 사용하거나 아주 작은 지지대를 제거하는 것을 선호하지만, 이렇게 하면 더 섬세한 재료를 긁을 수 있으므로 주의해서 작업하십시오.

구조물을 제거할 때 남아 있는 자국을 부드럽게 할 때 원치 않는 치수 변화를 피하기 위해 조심스럽게 사포질하십시오. 샌딩에 대한 자세한 내용은 지난 튜토리얼에서 확인할 수 있습니다.

모든 종류의 지지 구조로 작업할 때 가장 중요한 규칙은 주의를 기울이고 신중하게 작업하는 것입니다. CAD 소프트웨어에서 지지대를 추가할 때와 후처리 단계에서 제거할 때 이 작업을 수행하면 3D 인쇄에서 훌륭한 결과를 얻을 수 있습니다.