신속 프로토타이핑을 위한 SLA vs SLS 선택: 귀사 프로젝트에 적합한 것은?

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게시일: 2018년 7월 20일, | 작성자: 캔디(Candy), 웨이켄 마케팅 매니저

대략 10가지 주요 신속 프로토타이핑 기술이 있습니다(어떻게 그룹화하느냐에 따라). 귀하가 설계한 의료 기기에 어떤 것을 선택해야 할까요? 아니면 자동차나 비행기, 주방 가전용 무언가를 만드셨을 수도 있습니다. 각 산업과 제품은 프로토타입에 대해 고유한 니즈를 가집니다. 귀하도 그에 대한 나름의 생각이 있으실 겁니다. 투자자들에게 보여주기 위해 보기만 좋아야 할까요? 아니면 작동하는지 확인하고 싶어서 표면 마감은 포기하고 더 저렴한 것으로 타협할까요? 아니면 테스트를 할 예정인가요? 부딪히고 부수거나 가열하거나 물에 담글 건가요.

그러한 각 제품과 용도에는 그 프로토타입을 만드는 데 가장 적합한 기술이 있습니다. 이제 한 기사에서 모든 방법을 비교하기 시작하면 기사를 읽는 데 한 시간이 걸릴 것입니다. 요즘 아무도 그런 시간은 없습니다. 그래서 프로토타이핑 시장의 약 30%를 커버하는 두 가지 기술, 플라스틱용 SLA 프로토타이핑과 SLS 프로토타이핑에 집중해 보겠습니다. SLA 3D 프린팅 vs SLS 3D 프린팅, 시작합니다.

SLA 프린팅의 발전

SLA 또는 스테레오리소그래피는 3D 프린팅 세계에서 가장 오래된 기술 중 하나입니다. 1980년대 초 일본에서 발견되었습니다. 코다마 박사(Kodama)는 액체 폴리머 탱크와 단일 UV 레이저를 사용하는 장치를 고안했습니다.

레이저는 폴리머 표면 층을 경화시켜 단단하게 만들고 탱크 속으로 약간 잠기게 했습니다. 그렇게 하면 경화된 플라스틱이 다음 레이어의 베이스가 됩니다. 그러나 코다마 박사는 연구 자금이 충분하지 않아 특허를 놓쳤습니다.

1884년, 프랑스 과학자 그룹은 프로젝트를 위해 프랙탈 파트(매우 복잡하고 정교한 지오메트리 파트)를 만드는 방법을 고민하다 폴리머를 경화시키는 레이저를 생각했습니다. 그들은 프로토타입 특허를 신청했지만 상용화에 충분히 주의를 기울이지 않아 아이디어가 진지하게 받아들여지지 않았습니다.

그래서 1884년에도 미국 발명가 척 헐(Chuck Hull)이 그러한 방법을 고안한 세 번째 사람이 되어 스테레오리소그래피 공정 특허를 출원했습니다. 그는 모든 것을 철저히 생각하고 3D 시스템즈(3D Systems)라는 회사를 설립하여 아이디어를 판매했습니다. 현재 3D 시스템즈는 3D 프린터를 만드는 가장 큰 회사 중 하나입니다.

SLA 프린팅 기술

실제로 SLA 프린팅에는 두 가지 방법이 있습니다. 다이렉트(Direct)와 리버스(Reverse) SLA라고 부르겠습니다.

다이렉트 공정은 SLA가 원래 발명된 방식입니다. 프린터에는 액체 폴리머 탱크와 폴리머 표면보다 한 경화 레이어 낮은 베이스 플레이트가 있습니다. UV 레이저가 파트의 현재 단면(파트가 레이어로 슬라이스되고 각 슬라이스에 대해 레이저 경로가 생성되도록 프로그램 작성)을 추적하면 첫 번째 경화 레이어를 얻습니다. 그런 다음 플레이트가 한 레이어 높이만큼 내려가고 특수 나이프가 탱크 표면을 가로질러 이동하여 플레이트 위의 영역이 폴리머로 완전히 채워지도록 합니다. 그런 다음 다음 레이어가 경화됩니다.

리버스 방식은 파트 방향과 이동에서 다릅니다. 여기서는 베이스 플레이트가 투명하고 다이렉트 방식과 반대로 뒤집어져 있습니다. 레이저가 플레이트를 통해 폴리머를 경화시키고 플레이트가 아래로 내려가는 대신 올라갑니다. 그래서 물에서 물체를 천천히 꺼내는 과정과 비교할 수 있습니다. 유일한 차이는 후자 공정에서 물체가 원래 물 속에 있었다는 것입니다. SLA 프린팅에서는 탱크 안의 액체로부터 물체를 창조합니다.

SLS의 설명과 역사

SLS는 유사한 3D 프린팅 공정입니다. 텍사스 교수 칼 데카드(Carl Deckard)가 개발했습니다. 그는 엔지니어로 양산에 필요한 주조 양을 줄이고자 했습니다. 나중에 특허를 3D 시스템즈에 매각했습니다. 3D 시스템즈는 나중에 금속 파우더에도 SLS를 사용할 수 있게 하여 금속 파트 생산에도 혁명을 일으켰습니다. 이제 이 기술은 금속 파트 프린팅에 가장 널리 사용되는 방법입니다. 개발 과정에서 파우더가 정말 위험하다는 것이 밝혀졌습니다. 매우 미세하고 흡입하기 쉽습니다. 그래서 SLS 기술은 SLA와 달리 데스크톱 취미용으로는 좋지 않습니다.

이 공정은 플라스틱 파우더를 주 소재로 사용합니다. 이 파우더는 특수 나이프로 베이스 플레이트 위에 펼쳐집니다. 그 후 SLA와 마찬가지로 레이저가 파트의 단면을 추적합니다. 그 후 베이스 플레이트가 한 레이어만큼 낮아지고 파우더가 다시 펼쳐집니다. SLA와 꽤 유사하지 않나요?

소재

SLA. 이 공정은 UV 빛으로 경화되는 폴리머, 즉 광중합체(photopolymers)를 사용합니다. 레진 조성이 매우 다양하므로 주로 용도별로 분류됩니다:

• 표준 레진. 가장 저렴하고 기계적 특성이 가장 나쁘지만 품질은 정말 좋으며 사출 성형과 비교될 정도입니다. 그중 일부는 투명하여 자동차 라이트용 투명 프로토타입 제작 가능.
• 엔지니어링 레진. 실제 프로토타입에 사용 가능하며 ABS 유사, 내열, 강성 또는 유연 형태 등으로 제공. 여전히 좋은 표면 마감을 유지하며 강도는 다소 더 좋음.
• 의료용 레진. SLA 프린팅을 위해 발견된 광중합체 중 클래스 I, II 생체적합성 소재를 찾을 수 있습니다. 이는 인체 조직과 장기간 접촉할 수 있음을 의미. 큰 장점입니다.

SLS. 이 기술은 처음에 나일론으로 사용되었습니다. 세월이 지나며 다른 소재들도 기술에 맞게 적용되었습니다.

• 나일론. SLS에서 단연코 가장 널리 쓰이는 플라스틱. 모든 SLA 소재보다 훨씬 더 내구성, 내열성, 인성이 강함.
• 우레탄. 단순한 유연한 플라스틱으로 단순 폴리머 파트 주조에 적합.
• 왁스. 사용되는 왁스는 주조 모델 제작에 이상적. 성형 혼합물로 모델을 덮고 녹을 때까지 가열하면 됩니다.

후처리

SLA. SLA 프린팅의 주요 단점은 많은 서포트가 필요하며, 이들은 같은 소재로 만들어집니다. 이로 인해 서포트를 제거하기 위한 절단 작업이 필요합니다. 서포트에서 남은 흔적도 정리해야 합니다. 전체 공정이 꽤 시간이 많이 걸립니다.

또한 경화된 파트는 실제로 완전히 경화된 것이 아닙니다. 레이어 간 일부 영역은 반만 반응했습니다. 이것이 UV 라이트 챔버를 사용하여 프린팅된 파트를 추가 경화하면 강도가 증가하는 이유입니다. 이는 절대적으로 필수는 아닙니다.

SLS. 파트는 보통 SLA 후보다 더 나쁜 표면 마감을 가집니다. 그래서 좋은 표면 마감이 필요하면 SLS 파트를 샌딩하고 기계적으로 후처리합니다. 이는 많은 시간이 걸립니다.

결론: 언제 무엇을 사용할까?

전반적으로 이 공정은 훌륭한 품질의 파트를 산출하지만 SLS보다 훨씬 비쌉니다(다이렉트 SLA의 경우 탱크의 남은 액체 플라스틱을 재사용할 수 없고 오래 보관할 수 없으므로 프린터를 채워두는 것이 더 나음) 서포트 제거 공정이 필요합니다. 장점은 구현 가능한 소재가 풍부하다는 것입니다.

의료 장비, 좋은 표면 마감의 투명 파트, 일부 사출 성형 또는 주조 모델에 SLA를 사용하세요. 제품을 과시하는 데 사용하세요. 파트가 매우 좋습니다.

SLS는 SLA보다 훨씬 더 나은 강도와 기타 특성을 산출합니다. 그러나 표면 마감은 훨씬 나쁩니다(약 2-3 등급 낮음). 공정은 SLA보다 훨씬 저렴합니다. 서포트 구조가 전혀 필요하지 않습니다(이전 파우더 레이어가 상위 레이어를 지지하므로) 이전 사용에서 남은 파우더를 재사용할 수 있습니다.

파트가 더 큰 하중, 부식, 진동을 견뎌야 하는 경우 SLS를 사용하세요. 표면 마감이 문제가 아니고 예산이 낮을 때 SLS를 사용하세요. 직접 사용하거나 테스트용으로 사용하세요.