융착 적층 모델링(FDM) 3D 프린팅: 종합 기술 개요

융착 적층 모델링(FDM)은 압출 기반 3D 프린팅 기술입니다. FDM에 사용되는 빌드 소재는 열가소성 폴리머이며 필라멘트 형태로 제공됩니다. FDM에서 부품은 CAD 모델로 정의된 경로를 따라 녹은 소재를 레이어별로 선택적으로 증착해 제조됩니다. 높은 정확도, 저비용, 넓은 소재 선택으로 FDM은 전 세계에서 가장 널리 사용되는 3D 프린팅 기술 중 하나입니다.

융착 적층 모델링(FDM) 작동 원리

FDM 기술은 빌드 입력 소재를 열가소성 필라멘트 형태로 사용하며, 이를 액화해 정의된 CAD 모델에 따라 원하는 모양으로 재고체화합니다.

FDM 프린터는 두 개의 스풀을 가집니다: 하나는 빌드 소재용, 다른 하나는 서포트 소재용입니다. 융착 적층 모델링 3D 프린팅 공정은 다음 주요 단계를 따릅니다:

• 1단계 – CAD 데이터 입력 후, 이미 로드된 고체 빌드 소재 필라멘트가 리퀴파이어 헤드에서 열에 의해 액화됩니다.
• 2단계 – 이 녹은 액체 플라스틱이 압출 노즐을 통해 폼 빌드 플랫폼에 레이어로 공급됩니다. 노즐은 CAD 데이터에 정의된 대로 모든 방향으로 움직입니다. 이 액체/반고체 레이어를 서로 위에 쌓는 공정이 반복됩니다. 설계에 오버행이나 잠재적으로 휠리거나 구부러질 수 있는 구조가 있는 경우 서포트 구조가 사용됩니다. 서포트 소재는 빌드 소재와 동일하거나 선택에 따라 다른 소재일 수 있습니다.

• 3단계 – 서포트 구조가 사용된 경우 빌드 완료 후 나중에 제거됩니다.

FDM 3D 프린팅용 소재

융착 적층 모델링에 가장 널리 사용되는 강성 플라스틱 중 제오메트리는 다음을 제공합니다: ABS, ABS ESD7, ABS M30, ASA, 나일론 PA12, 나일론 PA12 카본 필드, 탄소 섬유 강화 폴리아미드 12, PC-ABS 폴리카보네이트, PC-ISO 폴리카보네이트, PC-유사 내열 반투명, PC-폴리카보네이트, PLA, PETG, PEEK, ULTEM 1010, ULTEM 9085.

ASA는 향상된 내후성을 가진 비정질 열가소성으로 우수한 기계적 특성 덕분에 시제품 제작에 널리 사용됩니다. 또한 다양한 색상으로 제공됩니다.

FDM 기술의 장점

FDM 공정과 관련해 이것이 가장 인기 있는 3D 프린팅 기술 중 하나로 만드는 가장 중요한 요소들입니다.

비용 효율성

FDM은 3D 프린팅을 위한 가장 저렴한 옵션 중 하나로 알려져 있습니다. 요구사항이 단일 유닛에서 소량 배치일 때, FDM은 SLA나 SLS 같은 더 비싼 대응 기술 대비 이상적입니다. 게다가 빌드 소재가 저렴하고 널리 구할 수 있어 시제품, 재시제품, 설계 개선이 다른 기술보다 저렴하게 프린트됩니다.

컬러링과 표면 마감 비용도 프린터에서 직접 괜찮은 표면 마감으로 컬러 출력되므로 추가 후처리 번거로움 없이 절감됩니다.

빠른 처리 시간

FDM 공정은 프린팅 속도 면에서 빠르며 많은 다른 기술보다 빠릅니다. 빌드 필라멘트가 쉽게 구할 수 있어 대량 배치 프린팅에도 시간 문제가 없습니다. 제오메트리는 FDM 프린트 부품을 영업일 기준 3일 만에 배송합니다.

풀 컬러 프린팅 가능

FDM 프린터에 40가지 이상 색상이 가능하며 색상 옵션은 나날이 증가합니다. 최종 부품 색상은 사용된 필라멘트 색상과 정확히 일치합니다. 원하는 색상이 나오지 않으면 염색이나 페인팅 같은 후처리 방법도 가능합니다.

소재 낭비 적음

FDM 프린터가 필라멘트를 녹여 고체화하므로, 파우더를 사용해 낭비되기 쉬운 MJF나 SLS와 달리 낭비 가능성이 없습니다. 모델을 신중히 설계하면 서포트 구조도 제거할 수 있습니다.

다양한 소재

FDM용으로 10가지 이상 다양한 플라스틱 필라멘트가 가능합니다. 낮은 강도에서 높은 강도 소재까지(인장 강도 오름차순: PP, TPU, 나일론 PA, ABS, PETG, PLA, PC), FDM은 프린트할 수 있는 광범위한 소재 리스트를 가집니다. 필요에 따라 제조업체 재량으로 선택합니다. 또 다른 장점은 소재 가용성. 소재가 매우 자주 사용되어 시장에서 저렴한 가격으로 쉽게 구할 수 있습니다.

FDM 공정의 단점

제공하는 장점 외에 FDM이 가진 몇 가지 일반적인 단점도 있습니다.

뚜렷한 레이어 스테핑

FDM 프린트 부품의 표면 품질은 SLA나 카본 DLS의 레진 프린트 부품처럼 매끄럽지 않습니다. FDM이 녹은 플라스틱을 레이어별로 떨어뜨리므로 스테어 케이싱(계단 현상) 또는 레이어 스테핑이 매우 뚜렷합니다. 이미지는 계단 효과로 인한 거친 표면을 보여줍니다. 게다가 레이어 접착 메커니즘은 FDM 부품을 이방성으로 만듭니다. 표면을 매끄럽게 하려면 후처리가 필요하며 비용이 더 듭니다.

작은 디테일 소실

녹은 플라스틱의 특성상 FDM은 작은 피처를 소실시키고 다른 3D 프린팅 기술 대비 가장 낮은 치수 정확도와 해상도를 가집니다. 따라서 복잡한 디테일이 있는 부품에는 적합하지 않습니다. FDM은 작은 디테일이 중요하지 않은 시제품에는 확실히 좋은 옵션입니다. 디테일과 치수 정확도가 우려된다면 FDM을 피하는 게 좋습니다.

제오메트리의 FDM 3D 프린팅 서비스

제오메트리 유럽은 주문형 3D 프린팅 프로젝트, 시제품과 대량 배치 모두를 위한 융착 적층 모델링 서비스를 온라인으로 제공합니다. 유럽 전역 2,000개 이상 파트너 네트워크로 제오메트리는 FDM 3D 프린팅 부품을 최대 3일 내 배송합니다. CAD 파일을 제오메트리 인스턴트 퀴팅 엔진에 업로드해 FDM 3D 프린팅 가능한 다양한 제조 옵션으로 즉석 견적을 받아보세요.