HIPS 필라멌트 vs PLA, PETG, ABS: 3D 프린팅에 가장 좋은 것은?

HIPS 필라멌트란?

HIPS나 PVA 필라멌트 같은 서포트 소재 그룹의 도입은 전문가와 애호가들이 3D 프린팅 프로젝트를 수행하는 방식에 혁명을 일으켰습니다. 이 새로운 기술은 3D 프린팅 애호가들이 결코 출력할 수 없다고 생각했던 복잡한 모델을 실험적으로 출력할 수 있게 하는 서포트 소재를 도입했습니다. 또한 HIPS 필라멌트와 PVA 필라멌트 같은 수용성 서포트 소재는 곡선과 공동이 있는 복잡한 3D 객체 출력을 가능하게 합니다.

서포트 소재의 기능성은 3D 프린팅 애호가들을 흥분시킵니다. 예를 들어 3D 객체 출력 후 수용성 용액 안에 넣으면 서포트 소재가 녹아 고품질 3D 프린트만 남습니다. 이 글은 시장에서 가장 유명하고 널리 사용되는 3D 프린팅 서포트 소재 중 하나인 HIPS 필라멌트에 대한 심도 있는 정보를 제공합니다.

HIPS 필라멌트란?

HIPS는 High Impact Polystyrene(고충격 폴리스티렌)의 약자입니다. 3D 프린팅 산업에서 서포트 소재로 사용되는 용해성 필라멌트입니다. 용해성 특성 덕분에 HIPS 필라멌트는 리모넨(Limonene)이라는 용액을 사용해 3D 모델에서 쉽게 제거할 수 있습니다.

이전에는 ABS 필라멌트 같은 3D 프린터 필라멌트로 성공적으로 출력했습니다. 하지만 때로는 최종 객체 표면과 가장자리를 문지르거나 샌딩해 품질을 높여야 했습니다. 더 이상 그럴 필요가 없습니다. HIPS가 용해성 서포트 소재로 고품질 프린트 생산을 지원합니다.

HIPS 필라멌트 특징

• 훌륭하고 높은 내충격성
• ABS 필라멌트용 서포트 소재로 사용
• 리모넨(Limonene)에 용해됨
• 저렴하고 사용하기 쉬워 퀵 프린트 평가용으로 사용
• 기계적 물성으로 광택 있는 표면과 좋은 촉감 제공
• 저렴한 필라멌트
• 우수한 심미적 품질

HIPS 필라멌트 단점

• 가열 챔버 설치 필요
• 작동을 위해 열베드 필요
• 환기 필요
• 출력 온도가 높음

HIPS 하드웨어 요구사항

• 가열 베드 필요
• 듀얼 익스트루더 프린터 필요
• 빌드 표면 필요
• 팬 같은 냉각 장치 필요

HIPS 필라멌트 사용법

HIPS 필라멌트로 3D 프린팅하려면 베드 온도 90~110°C의 3D 프린터가 필요합니다. 결과적으로 베드 접착 문제가 발생해 일부 기계에서 어려움을 겪을 수 있습니다. 높은 베드 온도 달성이 어려울 수 있으므로, HIPS 필라멌트 사용 시 카프톤 테이프(Kapton Tape)를 사용해 올바른 베드 접착을 달성하는 것이 해결책입니다. 가열 챔버 온도를 HIPS 필라멌트 요구사항에 맞게 올바르게 조정해야 합니다.

PETG가 PLA보다 더 강한가?

PLA 필라멌트

PLA(폴리락트산, Polylactic Acid)는 사탕수수와 옥수수 전분 같은 재생 가능한 유기 소스에서 제조된 열가소성 단량체로, 인기 있는 3D 프린팅 플라스틱 소재입니다. PLA 필라멌트는 바이오매스 자원을 생산에 사용하며, 화학적 특성은 화석 기반 플라스틱 필라멌트와 다릅니다.

PLA 필라멌트 물성

• 열 변형 온도: 52°C
• 소재 밀도: 1.24 g/cm³
• 인장 강도: 50 MPa
• 굴곡 강도: 96.1
• 수축률: 0.37~0.41%

PETG 필라멌트

PETG는 폴리에틸렌 글리콜(Polyethylene Glycol)을 의미합니다. 또한 내구성, 제조 성형성, 내화학성을 제공하는 열가소성 폴리에스터입니다. 자세히 보면 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트)의 개량형으로 나옵니다. 'G'는 글리콜을 나타내며, 3D 프린트 객체가 광택 있는 외관과 좋은 촉감을 갖게 하는 분자적 특성을 추가하는 역할을 합니다.

PETG 필라멌트 물성

• 열 변형 온도: 69°C
• 소재 밀도: 1.04 g/cm³
• 인장 강도: 50 MPa
• 굴곡 강도: 88.9
• 수축률: 0.8%

PLA와 PETG 비교

PLA와 PETG 모두 폴리에스터 플라스틱 그룹에 속합니다. 다른 FDM 3D 프린팅 필라멌트처럼 열가소성 그룹에도 속합니다. 필라멌트의 열가소성 특성은 특정 온도 수준에 노출되면 부드러워집니다. 또한 두 필라멌트 모두 1.75mm와 2.85mm 직경으로 구할 수 있습니다.

• 물리적 강도

PETG는 PLA 필라멌트보다 더 높은 물리적 강도를 자랑합니다.

• 내열성

PETG 내열 용량은 PLA보다 높습니다. PETG 내열성(75°C 기록)이 PLA 내열성(55°C)보다 더 높습니다.

• 실외 사용

PETG 필라멌트는 PLA 필라멌트보다 실외 날씨와 햇빛을 훨씬 더 잘 견딥니다. 하지만 페인팅으로 PLA를 어려운 기상 조건에서 더 내구성 있게 만들 수 있습니다. 페인트는 PLA 필라멌트를 악천후로부터 보호하는 알려진 치료법입니다.

• 듀얼 익스트루더 프린터

서포트 소재는 3D 프린터가 고품질 프린트를 생산하게 합니다. 따라서 메인 3D 프린터 필라멌트에 적합한 서포트 소재 선택이 게임 체인저가 됩니다. 출력 품질 향상이 핵심 이슈이기 때문입니다. 이 전선에서 PLA는 PETG 필라멌트보다 더 광범위한 호환 서포트 소재를 즐깁니다.

HIPS 필라멌트 vs ABS

ABS 필라멌트

PLA 필라멌트와 함께 ABS 필라멌트는 3D 프린팅 산업에서 가장 인기 있고 널리 사용되는 필라멌트 중 하나입니다. ABS는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(Acrylonitrile Butadiene Styrene)을 의미합니다. 가열 시 성형되고 빠르게 냉각 시 고체화되는 열가소성 특성을 즐깁니다. 또한 수많은 형태를 취하며 품질을 유지해 전통적인 3D 프린팅 제조사와 애호가들에게 매력적입니다.

ABS 필라멌트 장점

• 내구성 있는 열가소성 품질
• 내구성, 저항성, 제품 충격 테스트 시 신속 프로토타이핑과 적층 제조에 사용
• 우수한 전기 절연 품질
• 고온 저항 품질
• 높은 인장 강도
• 아세톤으로 ABS 필라멌트 가공해 최종 제품 매끄럽고 광택 있게 만들 수 있음

반면 용해성 HIPS를 ABS 필라멌트와 함께 사용할 수 있습니다. 이상적으로 ABS가 메인 필라멌트로 3D 프린팅을 지원할 때 HIPS를 리모넨으로 녹여 HIPS 제거 중 발생한 자국으로부터 3D 객체를 자유롭게 할 수 있습니다. 무엇보다 HIPS는 ABS에서 흔히 볼 수 있는 많은 품질을 보유합니다. 따라서 HIPS를 선호하는 ABS 필라멌트 듀얼 익스트루전 파트너로 만듭니다.

HIPS 필라멌트는 ABS보다 치수적으로 더 강하고 약간 더 가벼운 기계적 물성을 자랑합니다. 이 특정 물성은 마모되는 응용 분야에서 가벼운 무게가 이점을 주는 부품에 HIPS를 선호하는 선택으로 만듭니다.

HIPS 필라멌트 vs PETG

PETG 플라스틱 필라멌트

PETG는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(Polyethylene Terephthalate Glycol)을 의미합니다. 내구성과 사용자 친화성으로 3D 프린팅 산업에서 유명하게 활용되는 코폴리에스터입니다. PETG의 'G'는 글리콜 변형(Glycol-modified)을 나타내며, 최종 3D 객체를 투명하게 하고 광택 있는 유리 같은 특성을 즐기게 하는 분자적 특성입니다. 예를 들어 PLA의 사용 편의성을 취하면서 동시에 ABS의 강성과 기계적 물성을 즐깁니다.

PETG 필라멌트 장점

• 우수한 열가소성 특성으로 출력 온도까지 쉽게 가열하고 특정 형태로 성형 가능
• 워핑이나 수축이 쉽지 않음
• 투명성이 우선인 부품에 적용 가능
• 광택 있는 표면 마감을 제공하는 고강도 기계 부품 성형에 사용

PETG 실행 조건

• 열베드 온도: 60~80°C
• 노즐 실행 온도: 230~250°C

PETG 필라멌트 물성

• 필라멌트 밀도: 1.27 g/cm³
• 인장 강도: 7250 PSI
• 경도: 106
• 연화 온도: 85°C

PETG 대 HIPS

이 글에서 두 필라멌트 PETG와 HIPS의 물성을 보았으므로 둘을 비교하는 것은 흥미로운 전망입니다. HIPS는 독자적인 프린트 필라멌트로도, 3D 프린팅 공정에서 서포트 소재로도 사용할 수 있습니다. 하지만 PETG는 프린팅 소재이지 3D 프린팅 서포트 소재가 아닙니다. 두 플라스틱 필라멌트 모두 엄청난 내충격성을 보여 3D 프린팅 다양한 산업에서 많은 응용을 끌어들입니다.

최종 제품에 더 나은 강성을 제공하는 데 있어 HIPS가 PETG를 역전시킵니다. 하지만 같은 품질이 HIPS를 두 필라멌트 중 더 부서지기 쉬운(brittle) 필라멌트로 만듭니다. 3D 프린팅 용어로 인장 강도는 고온에 노출되었을 때 필라멌트가 끊어지는 것을 저항하는 능력을 의미합니다. 이 점에서 PETG는 HIPS 필라멌트보다 인장 강도가 2배 이상으로 우수합니다. 게다가 HIPS는 3D 프린트에 반투명 흰색 외관과 무광 마감을 제공합니다. 또한 색을 잘 받아들여 다양한 색상으로 생산할 수 있습니다. 반대로 PETG는 투명하며 제품이 뛰어난 선명도를 즐깁니다.

HIPS를 PLA와 함께 사용할 수 있나? PLA보다 나은가?

HIPS를 녹이는 화학 물질인 리모넨은 PLA 필라멌트에 영향을 주지 않으므로 HIPS를 PLA와 함께 사용할 수 있습니다. PLA 소재가 180°C 노즐 온도에서 출력되는 반면 HIPS는 230°C의 더 높은 온도에서 출력됩니다. 따라서 출력 시간 동안 두 출력 온도 간 균형을 맞추는 것이 복잡한 작업임이 입증될 수 있습니다. 따라서 PLA 필라멌트가 HIPS에 달라붙지 않아 잘못된 시도가 될 수 있습니다.

두 플라스틱 필라멌트의 기계적 물성을 깊이 들여다보면:

• 탄성 인장(Elastic Tensile): HIPS 1.9, PLA 3.5
• 파단 신율(Elongation at Break): HIPS 4%, PLA 6%
• 극한 인장 강도(Ultimate Tensile Strength): HIPS 32, PLA 50
• 강성 대 중량(Stiffness to Weight): HIPS 40, PLA 40
• 강도 대 중량(Strength to Weight): HIPS 8.5, PLA 11

위 통계는 PLA가 두 3D 프린팅 필라멌트 중 더 견고한 필라멌트라는 논리적 결론으로 이끕니다. 따라서 더 나은 필라멌트로 보일 수 있습니다. 그러나 3D 프린팅 전문가와 애호가는 다른 3D 프린터 필라멌트가 충족시킬 수 있는 다른 필요를 가집니다. 특정 필요에 가장 좋은 필라멌트가 다른 요구와 응용에는 최고가 아닐 수 있습니다.

HIPS 필라멌트는 독성이 있는가?

HIPS 필라멌트는 가열 시 유독 흄을 방출하는 기계적 물성을 가집니다. 가열되면 HIPS는 소량의 스티렌을 환경으로 방출합니다. 이 배출물은 건강에 상당히 위험할 수 있으며, 안전하게 대처하기 위한 예방 조치가 필요합니다. 이 문제를 해결하려면 사무실이나 작업장에 특수 필러 시스템을 설치하세요. 실내 환기를 늘리면 설치된 필러 시스템이 자동으로 활성화됩니다. 또한 프린터 인클로저를 구입하거나 직접 만들어 3D 프린팅 중 유독 흄으로부터 자신을 보호할 수 있습니다.

TOP 3 HIPS 필라멌트 브랜드

1) Fillamentum Extra Fill

이 HIPS 필라멌트 브랜드는 체코 공화국에서 나옵니다. Fillamentum Extra Fill은 HIPS 필라멌트를 포함한 고품질 3D 프린팅 소재를 고객에게 제공합니다. 5가지 다른 색상 음영으로 제품을 찾을 수 있으며, 3D 애호가들은 사용 가능한 옵션에서 광범위한 색상 범위를 선택할 수 있습니다. 제조사들은 Fillamentum Extra Fill 브랜드의 기술적 측면에 대한 적절한 정보도 제공합니다. 또한 이 브랜드 제조사들은 레모네살(Lemonenesal)이라는 용해 용액을 3D 애호가들에게 제공합니다. 용해 용액은 315ml와 625ml 병으로 나옵니다.

브랜드 특징

• 프린터 노즐 온도: 230~250°C
• 프린터 베드 온도: 90~105°C
• 스풀 크기: 1.75mm와 2.85mm 직경의 750g
• 색상: 시그널 레드, 스카이 블루, 내추럴, 트래픽 블랙, 메탈 그레이

2) Gizmo Dorks

이 특정 HIPS 브랜드 제조사들은 미국 캘리포니아에서 나옵니다. Gizmo Dork HIPS 필라멌트 브랜드는 많은 고객과 3D 프린팅 애호가들로부터 극찬을 받습니다. 가장 큰 판매 포인트는 제품에 다양한 색상 범위를 제공하는 것입니다.

브랜드 특징

• 프린터 노즐 온도: 230~250°C
• 프린터 베드 온도: 110°C
• 스풀 크기: 1.75mm와 2.85mm 직경의 200g과 1kg 스풀
• 색상: 노란색, 검은색, 흰색, 파란색, 어둠 속 발광, 빨간색, 주황색, 보라색, 녹색, 회색

3) Kodak

Kodak은 주로 사진 및 종이 인쇄 사업과 연관된 회사로 남을 것입니다. 하지만 운영을 다각화해 이제 3D 프린팅 산업을 위한 잘 포장된 HIPS 스풀을 제공합니다. HIPS 필라멌트는 서포트 소재로 필라멌트를 사용하는 데 적절할 다양한 크기와 색상으로 나옵니다.

브랜드 특징

• 프린터 노즐 온도: 235°C
• 프린터 베드 온도: 95~100°C
• 스풀 크기: 1.75mm와 2.85mm 직경의 750g 스풀
• 색상: 흰색, 검은색, 빨간색, 파란색

HIPS 필라멌트는 비싼가?

HIPS 필라멌트는 시장에서 구할 수 있는 다른 필라멌트 유형에 비해 비교적 저렴합니다. $20~$60 가격대로 시장에서 가장 저렴한 필라멌트 브랜드 일부를 찾을 수 있는 가격 범위에 완벽하게 맞습니다.

결론

HIPS 필라멌트는 3D 프린팅 산업에서 가장 저렴하고 효과적인 용해성 서포트 소재 중 하나를 제공합니다. 마찬가지로 가정용 가전제품 제작, 페인팅, 객체 부품 접착에 사용할 수 있습니다. 무엇보다 시장에서 다양한 브랜드, 색상의 HIPS 필라멌트를 꽤 저렴하게 쉽게 찾을 수 있습니다.