광경화성 수지 조형(SLA)과 디지털 라이트 프로세싱(DLP)은 이제 선도적인 VAT 중합 3D 프린팅 기술입니다. 지난 10년간 급속한 발전을 거쳐 시제품 제작 도구에서 치과, 주얼리, 소비재 등 다양한 분야에 결함 없는 부품을 공급하는 양산급 시스템으로 진화했습니다.
이 기사에서는 SLA와 DLP의 역사를 추적하고, 오늘날의 응용 분야를 살펴보며, 차세대 대량 제조를 형성할 소재와 자동화를 탐구합니다.
SLA와 DLP 모두 액체 광중합성 수지와 광원을 사용해 층별로 소재를 경화시킵니다. 주요 차이는 광원 전달 방식에 있습니다: SLA는 UV 레이저 빔을 사용하고, DLP는 디지털 라이트 프로젝터로 층 전체 이미지를 한 번에 투영합니다.
SLA 공정은 빌드 플랫폼이 수조에 잠긴 상태에서 시작합니다. 레이저가 각 층의 윤곽을 그린 후 플랫폼이 내려가 다음 층을 만듭니다. DLP도 같은 논리지만 풀-레이어 이미지를 플래시하므로 빌드 시간이 더 빠릅니다. 다만 DLP 해상도는 프로젝터 픽셀 크기에 제한되어 약간의 픽셀화된 마감이 남을 수 있습니다.
기타 독자적인 수지 기반 시스템도 존재합니다. Carbon의 Digital Light Synthesis™ (DLS)는 산소 투과성 막을 이용해 수지를 빛에 노출시킨 후 열 후경화 단계로 기계적 물성을 고정합니다. DLS는 사출 성형과 비교 가능한 속도와 품질로 부품을 생산합니다.
이야기는 Chuck Hull이 1984년 최초의 실용적인 입체조형 시스템을 특허내고 1986년 3D Systems를 설립하면서 시작됩니다. 첫 상용 SLA 장비인 SLA-1은 1987년 출시되었습니다. 한편 EnvisionTEC의 CEO Al Siblani와 파트너 Alexandr Shkolnik이 2000년 최초 기능적 DLP 프린터를 시연했고, Perfactory 3D 프린터가 2002년 시장에 나왔습니다.
이 10년간 중요한 돌파구가 마련되었습니다. Formlabs가 데스크톱 SLA 프린팅을 대중화해 중소기업과 연구실도 접근 가능하게 했습니다. 현재 Formlabs는 세계 최대 SLA 프린터 판매사로 4만 대 이상 출하했다고 주장합니다.
EnvisionTEC의 Continuous Digital Light Manufacturing(cDLM)은 빌드 플레이트를 Z축을 따라 연속 이동시켜 DLP에 혁신을 가져왔습니다. 이 혁신으로 20~50mm/h 속도와 더 큰 부품 제작이 가능해졌습니다. 2018년 Envision One cDLM 라인은 전용 덴탈 및 기계 모델을 제공합니다.
Photocentric의 DPP는 UV 대신 일광을 사용하며 저렴한 LCD 패널로 수지를 경화시킵니다. 저열 공정으로 수지 부착을 줄이고 빌드 볼륨을 확장합니다. 2023년 출시된 LC Maximus 3D 프린터는 700 x 893 x 510mm 빌드 챔버를 1만 5천 달러 미만에 제공합니다.
수지는 적층 제조 시장을 지배하며, 3D Systems와 EnvisionTEC 같은 주요 업체에서 25가지 이상의 독자 케미스트리를 제공합니다. 그러나 독점 라이선싱과 가격 정책이 소재 다양성을 제한하고 혁신을 늦춥니다.
소재 선택지를 넓히기 위한 협력적 접근이 등장하고 있습니다. Origin의 프로그래머블 광중합(P3) 플랫폼은 BASF, Henkel과 파트너십으로 새로운 열경화성 케미스트리를 약속합니다. Fortify의 Fluxprint 기술은 DSM 등 수지 공급업체 지원으로 탄소섬유·유리섬유 강화 수지를 제공하는데, 현재 시장에서 가장 강도가 높습니다.
3D 프린팅은 이미 여러 분야에서 전통 제조를 대체하고 있습니다. 보청기 선두 업체 Sonova는 2001년부터 연간 10만 명 이상 고객 맞춤형 이어 쉘을 DLP로 3D 프린팅해 정밀한 착용감을 구현합니다. Adidas Futurecraft 4D 스니커즈는 Carbon DLS로 생산되어 복잡한 격자 구조가 성능과 편안함을 향상시키는 것을 보여줍니다.
궤적은 명확합니다: 더 빠르고 정확한 프린터, 더 다양한 수지 선택지, 비용 효율적인 데스크톱 시스템이 VAT 중합 기술을 본격 양산으로 밀어붙이고 있습니다. 자동화와 오픈 소재 이니셔티브가 성숙함에 따라 이 기술들은 산업 전반에 새로운 제조 패러다임을 열 것입니다.
3D 프린팅
3D 프린팅은 겉보기만큼 최근 기술이 아닙니다. 1986년 척 헐(Chuck Hull)이 3D Systems를 설립하며 첫 3D 프린터 특허를 출원한 이래 오랜 역사를 가집니다. 이는 레진을 레이저 빔으로 광중합시키는 SLA(입체조형) 방식이었습니다. 불과 2년 후 스콧 크럼프(Scott Crump)가 Stratasys를 설립하며 첫 FDM(용융적층모델링) 프린터를 선보였고, 이는 현재 대중적으로 가장 잘 알려진 3D 프린터 유형입니다. 두 방식의 작동 원리는 유사합니다. 둘 다 적층 방식으로 부품을 제작합니다. FDM은 층 전체
광경화성 레진 3D 프린팅은 최근 몇 년간 전문가와 메이커 환경 모두에서 FFF 다음으로 두 번째로 인기 있는 3D 프린팅 기술로 부상했습니다. 이 붐은 두 가지 중요한 요인의 결과입니다. 한편으로는 새로운 기술의 등장으로 레진 3D 프린터 비용이 낮아져 FFF와 같은 가격대에 진입했습니다. 다른 한편으로는 치과용, 유연, 엔지니어링 레진 같은 새로운 소재의 등장으로 이전에는 FDM이나 SLS로만 가능했던 레진 부품 제작이 가능해졌습니다. 3D 레진 프린팅의 주요 강점은 높은 해상도로, XY 50µm~150µm, Z 30µm~200
