수지를 사용한 3D 프린팅:소개

수지는 3D 인쇄에서 재료 연구의 큰 부분을 차지하며 높은 수준의 정확도로 부품을 신속하게 생산하는 데 이상적입니다. 3D 인쇄 수지는 액체 포토폴리머입니다. , 주로 SLA(Stereolithography) 및 Material Jetting과 같은 기술과 함께 사용됩니다.

3D 프린팅 수지의 세계를 더 잘 탐색할 수 있도록 오늘의 튜토리얼에서는 시장에서 사용 가능한 주요 유형의 수지, 사용되는 주요 기술 및 주요 응용 분야를 다룹니다.

포토폴리머란 무엇입니까?

포토폴리머는 광원, 일반적으로 UV 광선에 노출될 때 물리적 또는 화학적 특성을 변화시키는 감광성 수지입니다. FDM(Fused Deposition Modeling)에 사용되는 열가소성 수지와 달리 포토폴리머는 열경화성입니다. , 이는 재료가 가열되면 강화되지만 UV 광선에 의해 경화되면 재용해되거나 재가열될 수 없음을 의미합니다.

포토폴리머는 일반적으로 FDM 또는 SLS 열가소성 수지보다 더 잘 깨지지만 더 높은 해상도와 더 부드러운 표면 마감으로 물체를 만들 수 있습니다. 다양한 색상과 속성을 사용할 수 있는 3D 인쇄 수지는 시각적 및 기능적 프로토타입, 의료 기기 및 보석용 주조 패턴을 비롯한 다양한 응용 분야에 완벽하게 적합합니다.

수지를 사용한 3D 프린팅:SLA 및 재료 분사

SLA(Stereolithography) 및 Material Jetting은 3D 프린팅 수지에 가장 일반적으로 사용되는 두 가지 기술입니다. 그러나 두 기술 모두 UV 광을 사용하여 액체 포토폴리머를 경화시키고 지지 구조가 필요하지만 유사점은 여기서 끝입니다.

SLA 프로세스

SLA 생산 과정에서 액상의 광경화성 수지의 Vat는 UV 레이저에 의해 층별로 선택적으로 경화되어 수지가 응고됩니다. 인쇄가 완료된 후 수지 부분의 기계적 특성을 향상시키기 위해 후경화되어야 합니다.

재료 분사 공정

이와 대조적으로 Material Jetting(또는 PolyJet)은 잉크젯 인쇄 프로세스이며 레이저를 사용하지 않습니다. Material Jetting 프린터에는 액체 광반응성 물질을 빌드 플랫폼 레이어에 적층하는 프린트 헤드가 장착되어 있습니다. 재료 층이 증착되면 UV 광선에 의해 경화됩니다. SLA와 달리 인쇄된 부품에는 사후 경화가 필요하지 않거나 거의 필요하지 않습니다.

수지와 함께 이러한 기술을 사용하는 주요 이점은 사용 가능한 고속 및 높은 수준의 정확도입니다. 또한 Material Jetting을 사용하면 하이브리드 속성이 가능한 여러 고유한 복합 재료를 사용하여 풀 컬러 및 다중 재료 부품을 생산할 수 있습니다. 이것은 재료 분사 프로세스의 특이성 덕분에 달성할 수 있습니다. 재료 분사 시스템에는 일반적으로 단일 인쇄 프로세스에서 다른 재료 및/또는 다른 색상을 증착할 수 있는 여러 노즐이 있습니다.

SLA 수지

SLA는 선택하는 SLA 3D 프린터 유형에 따라 옵션이 다르지만 SLA는 다양한 수지와 함께 사용할 수 있습니다. 일반적으로 SLA 수지는 기존 재료의 다양한 특성을 시뮬레이션하기 위해 개발할 수 있습니다. 예를 들어, 왁스 주조용 왁스에 필적하는 수지를 개발하거나 세라믹의 재료 특성을 가진 복합 재료를 개발하는 것이 모두 가능한 옵션입니다. 다른 수지는 ABS 및 PP와 같은 기존 열가소성 수지의 특성을 모방할 수 있습니다.

표준 수지

표준 수지는 매우 정확한 기능과 매끄러운 표면 마감을 제공합니다. 또한 다양한 색상 선택이 가능합니다(투명 색상에서 다양한 불투명 색상까지).

이 재료의 한 가지 단점은 부서지기 쉬우므로 표준 수지를 프로토타이핑에 더 적합하게 만듭니다.

내구성 있는 수지

내구성이 있거나 거친 수지는 ABS 및 PP 열가소성 수지의 특성을 시뮬레이션하여 표준 수지보다 더 큰 강도, 인성 및 내구성을 허용합니다. ABS 유사 및 PP 유사 수지는 기능성 프로토타입, 소비재 및 일반적으로 마찰이 적고 마모가 적은 기계 부품에 적합합니다.

PP와 같은 수지는 반유연성을 가지며 스냅핏 어셈블리에 이상적입니다. 그러나 응용 분야에 적합한 재료를 선택할 때 이러한 유형의 수지의 낮은 열 저항을 고려해야 합니다.

고무 같은 수지

이 소재는 부드러운 고무 같은 느낌으로 유연한 부품을 만들 수 있습니다. 고무와 같은 수지는 압축 및 구부릴 수 있으므로 짜낼 수 있는 모델, 웨어러블 프로토타이핑, 그립 및 핸들, 패션 및 보석 응용 프로그램에 적합합니다.

그러나 고무와 같은 수지의 특성은 실제 고무와 비교할 수 없다는 점에 유의해야 합니다. 재료는 3D 인쇄 시 지지 구조도 필요합니다.

고온 수지

이 유형의 수지는 높은 내열성(200°C 이상)과 강성을 나타냅니다. 열적 특성 덕분에 이 고온 수지는 단기 사출 성형 및 열성형뿐만 아니라 다양한 지그 및 고정구를 위한 도구를 만드는 데 사용할 수 있습니다.

Formlabs는 몇 안 되는 제품 중 하나로 이 분야를 선도하고 있습니다. 제조업체는 고온 수지를 생산하고 재료는 사출 성형 도구 외에도 주조 및 열 성형 도구를 생산하는 데 사용할 수 있습니다.

캐스터블 수지

캐스터블 수지는 매몰(또는 보석) 주조를 위한 복잡한 패턴 생산에 비용 효율적인 선택입니다. 인베스트먼트 주조 과정에서 세라믹 몰드가 왁스 패턴 주위에 만들어집니다. 주형이 굳으면 왁스를 태우고 용융 금속을 부어 부품을 만듭니다.

치과 및 의료용 수지 s

치과 및 의료 분야에 생체 적합성을 가진 부품이 필요한 경우 이러한 유형의 수지는 가는 재료. 치과 및 의료용 레진은 맞춤형 보청기 및 수술 가이드를 3D 프린팅하는 데 성공적으로 사용되었습니다.

이 레진으로 프린팅된 부품은 수술실에서 직접 사용하기 위해 증기 멸균될 수 있습니다. 또한 장기 생체 적합성 치과용 레진을 선택하여 인체와 더 오랜 접촉(최대 1년)을 위해 설계된 치열 교정 장치에 사용할 수 있습니다.

세라믹 충전 수지

이 실리카 충전 포토폴리머는 높은 인장 강도와 강성을 제공하여 매우 매끄러운 표면과 미세한 기능을 가진 부품을 만듭니다. 세라믹 수지는 비교적 새로운 SLA 소재이며 일반적으로 다른 수지보다 더 높은 수준의 기술이 필요합니다.

또한 세라믹 수지로 3D 인쇄된 부품은 가마에서 소성하여 폴리머를 태워 결과적으로 진정한 세라믹 부품. 이 재료는 도구, 지그 및 고정 장치에서 전기 인클로저 및 예술 및 디자인 응용 분야에 이르기까지 다양한 응용 분야에 적합합니다.

재료 분사 수지

Material Jetting은 SLA에서 사용되는 것과 유사한 포토폴리머 수지를 사용하지만 점성이 적고 잉크와 같은 형태입니다. 이러한 수지 중 일부는 PP 및 ABS와 같은 FDM 3D 인쇄 재료의 특성을 모방하기도 합니다. SLA 수지와 마찬가지로 Material Jetting 포토폴리머는 다양한 색상 옵션과 다양한 특수 재료(캐스터블, 고온, 의료용)로 제공됩니다. 일반적으로 Material Jetting 수지는 부서지기 쉽고 열 변형 온도가 낮으며 킬로그램당 비용이 SLA 수지보다 훨씬 높습니다(약 $300 – $1000).

Material Jetting에 사용되는 대부분의 수지와 마찬가지로 SLA 수지와 거의 동일한 특성을 가지므로 기술에 사용되는 재료에 중점을 둘 것입니다. 여기에는 복합이 포함됩니다. 다중 재료 3D 프린팅을 위한 재료. 복합 재료는 한 부품 내에서 서로 다른 속성(예:강성 및 엘라스토머 또는 반투명 및 불투명 조합)을 가진 두 개 이상의 재료를 결합하여 생성됩니다. 예를 들어 회사는 최종 제품 모양과 느낌으로 풀 컬러 프로토타입을 3D 인쇄할 수 있습니다.

또한 엔지니어링 등급 복합 재료는 다양한 유형의 지그 및 고정 장치뿐만 아니라 단기 사출 성형을 위한 금형에 적합한 선택이 될 수 있습니다.

무한한 가능성

이 튜토리얼에서는 널리 확립된 3D 프린팅 기술과 함께 사용되는 UV 경화형 수지에 대해 주로 논의했습니다. 그러나 3D 프린팅 시장은 새로운 세대의 광중합 기술도 제공합니다. 예를 들어 Carbon의 CLIP(Continuous Liquid Interface Production) 기술은 엔지니어링 등급 수지를 지원하며 SLA보다 빠른 프린팅 속도를 제공한다고 합니다.

Carbon은 현재 8가지 제품을 제공하면서 수지 적용 분야를 확장했습니다. 다른 유형의 수지. 그 중 하나는 231°C의 열 변형 온도와 유리 충전 나일론에 필적하는 강도를 가진 고유한 CLIP 소재인 회사의 Cyanite Ester(CE)입니다.

지속적인 발전 덕분에 포토폴리머 수지, 이러한 재료의 미래는 확실히 밝습니다. 이 분야를 개척한 회사 중 하나는 영국에 본사를 둔 포토폴리머 소재 전문 회사인 Photocentric입니다. 3D 프린팅용 고분자를 UV대신 LCD로 경화시켜 '주광수지' 분야를 개척하고 있습니다.

포토폴리머 소재 분야의 많은 혁신으로 앞으로 더 많은 응용 프로그램과 사용 사례를 기대하십시오.