폴리젯(PolyJet) 멀티 소재 기능 활용: 고급 형태 및 촉감 테스트

폴리젯 3D 프린터를 처음 접한 이래, 단일 빌드에서 여러 소재를 동시에 출력하는 능력에 끊임없이 감탄해 왔습니다. 다른 3D 기술로는 처리하기 까다로운 플렉시블 레진도 매끄럽게 통합할 수 있어, 설계자가 부품의 특정 영역에 서로 다른 강성 값을 부여할 수 있습니다. 강성 레진과 탄성 레진을 블렌딩함으로써, 초연질부터 반유연, 견고하면서도 부서지지 않는 소재까지 다양한 '디지털 소재(Digital Materials)' 스펙트럼을 구현할 수 있습니다.

이러한 기능을 염두에 두고, 사용자가 디지털 소재 간의 인성 및 유연성 차이를 직접 손으로 느껴볼 수 있는 간단한 인장 테스트 리그(pull-test rig)를 개발했습니다. 이 리그는 폴리젯 소재 성능을 정성적으로 평가하는 실질적인 벤치마크 역할을 합니다.

설계 과제: 인체공학적 핸들 제작

첫 번째 난관은 최소한의 소재로 인체공학적인 핸들을 만드는 것이었습니다. F370 FDM 프린터로 핸들을 시제품 제작해 편안함과 크기를 검증했습니다. 초기 버전은 약간 얇게 느껴져 형상을 개선했고, 두 번째 버전은 손에 훨씬 자연스럽게 감겼습니다. 이러한 반복 과정을 통해 최종 설계가 기능적이면서도 효율적임을 보장했습니다.

개선된 핸들과 플렉시블 테스트 코어를 결합해 첫 번째 올-폴리젯 시제품을 출력했습니다. 사용자들이 당겨보기 시작하자 파단 선이 나타났습니다. 아질러스(Agilus) 레진이 상당한 스트레스를 견디지만, 그 한계도 명확했습니다. 쇼어 경도(Shore hardness)가 다른 교체형, 스왑 가능한 테스트 코어를 도입함으로써 리그의 다용도성이 향상되었고, 동일 하중 조건에서 소재 성능을 직접 비교할 수 있게 되었습니다.

모듈식 설계 접근법

조립체는 단일 스케치에서 파생된 회전 피처(revolve features)를 주로 사용해 제작되었으며, 이는 향후 수정을 단순화합니다. 먼저 핸들 하나와 코어의 절반을 모델링한 뒤, 지오메트리를 미러링해 대칭 쌍을 만들었습니다. 이 방식은 설계를 모듈화하고 업데이트하기 쉽게 만듭니다.

멀티 소재 폴리젯 부품을 작업할 때는 모든 바디를 단일 SOLIDWORKS 파트 파일에 유지합니다. 이 전략은 최종 빌드에서 부품들이 올바르게 결합되도록 보장하며, 어셈블리에서 복잡한 공차 조정이 필요 없게 합니다. 아래는 SOLIDWORKS 설계를 멀티 소재 Objet 폴리젯 출력용으로 준비하는 단계별 워크플로입니다.

1. 피처 매니저에서 솔리드 바디(Solid Bodies)를 우클릭하고 바디 저장(Save Bodies)을 선택합니다.
2. 자동 이름 할당(Auto-assign Names)을 클릭한 후, 어셈블리 생성(Create Assembly) 아래의 찾아보기(Browse)를 누릅니다. 이렇게 하면 원래 정렬이 보존된 SOLIDWORKS 어셈블리가 생성됩니다.
3. 어셈블리를 STL로 저장: 파일 > 다른 이름으로 저장 → STL. 어셈블리의 모든 구성요소를 단일 파일로 저장(Save all components of an assembly as a single file) 옵션이 해제되어 있는지 확인합니다.
4. Objet Studio에서 각 STL 파일을 가져오기(Import)하고 어셈블리로 가져오기(Import as Assembly)를 체크해 구성요소 위치를 유지합니다.
5. 트레이나 오브젝트 트리에서 바디를 선택하고 툴바에서 소재를 할당합니다.

플렉시블 레진과 강성 레진을 블렌딩하는 폴리젯의 능력은 이전에는 불가능했던 설계 가능성을 열어줍니다. 이 프로젝트에서 저는 그 힘을 활용해 폴리젯 소재의 진정한 품질과 범위를 입증하는 촉각적 인장 테스트 리그를 만들었습니다. 엔지니어이자 디자이너로서, Objet의 기능을 활용할 때마다 보람을 느낍니다.

태그: 3D 프린터, 소재, 폴리젯, 인장테스트, 스트라타시스(Stratasys)