3D 프린팅용 고급 레진

주요 장벽 중 하나 3D 레진 프린팅 산업 수준에서 구현될 때 항상 사용 가능한 재료의 종류가 제한되어 있었습니다. 원래 사용할 수 있는 유일한 재료는 일반적으로 저분자량의 아크릴레이트 올리고머 기반 수지였으며 취약성이 높고 기계적 및 열적 특성이 좋지 않은 것이 두드러졌습니다. 이 때문에 FDM 또는 SLS와 같은 열가소성 수지 기반 3D 프린팅 기술을 선호하여 3D 레진 프린팅은 항상 기능성 부품 및 프로토타입 생산의 배경으로 밀려났습니다.

그러나 최근 몇 년 동안 이것은 극적으로 변했습니다. 고급 특성을 갖고 특정 전문 응용 분야를 위해 특별히 개발된 새로운 기술 수지의 출현 많은 분야에서 이 기술을 주목하게 되었습니다. 새로운 레진 기반 3D 프린팅 기술의 등장과 함께 LED-LCD와 같은 , 비용 절감 및 인쇄 속도 대폭 향상에 성공한 이것이 실행 가능한 대안입니다. 일부 응용 분야에서는 FDM 및 SLS를 능가할 수도 있습니다.

이러한 기술 수지는 세 그룹으로 분류할 수 있습니다. , 그들이 집중하는 분야에 따라:

• 보석용 수지
• 치과용 레진
• 엔지니어링 수지

보석용 수지

주얼리 산업은 역사적으로 3D 레진 프린팅을 최초로 구현했습니다. 이는 이 기술이 제공하는 고해상도 때문입니다. , 고품질 마감 처리된 작은 1:1 축척 모델을 생산할 수 있습니다.

이미지 1:레진으로 프린팅된 주얼리 모델. 출처:uniz.com

표준 레진이 모델 제작에 널리 사용되지만 , 이전과 이후를 의미하는 것은 고품질 주조 가능 수지의 출현이었습니다. 이 수지는 하소 중에 잔류물이 거의 남지 않아 원래 주조에 사용된 왁스 모형을 완벽하게 대체할 수 있습니다.

덕분에 거푸집을 만들 필요 없이 주물 나무를 직접 인쇄할 수 있습니다. 왁스 마스터를 제작하거나 수동으로 나무를 조립하여 수작업 단계를 줄임 프로세스를 자동화합니다.

비디오 1:밀랍나무의 전통적인 준비. 출처:greekerajewelry.com

일반적으로 이러한 유형의 수지는 재 잔류물을 제거하기 위한 액체 왁스의 비율을 구성에 포함할 수 있습니다. 고품질 주조에 적합한 깨끗한 금형을 생산합니다. 더 높은 비율의 왁스는 더 깨끗한 하소를 생성합니다 , 그러나 잔류물이 적지만 인쇄 정밀도에 영향을 줄 수 있습니다. 또한 이러한 수지는 일반적으로 팽창 계수가 매우 낮은 것이 특징입니다.

현재 시장에는 SLA 및 DLP 또는 LED-LCD 모두와 호환되는 고품질 하소성 수지에 대한 많은 옵션이 있습니다. 왁스가 20% 포함된 Formlabs "캐스터블 왁스" 레진 또는 왁스가 10% 포함된 ZWax Purple은 DLP 및 LED-LCD 프린터와 호환되며 낮은 잔류물, 낮은 열팽창 및 높은 정밀도가 특징입니다.

이미지 2:zWax Purple로 인쇄된 링. 글꼴:Uniz.com

치과용 레진

주얼리와 함께 치과 분야는 3D 레진 프린팅을 최초로 채택한 분야 중 하나였습니다. 현재 가장 광범위한 재료를 사용하여 가장 빠르게 성장하는 부문입니다.

치과용 레진은 일반적으로 네 가지 범주로 분류할 수 있습니다. 적용에 따라:

• 치과 모형용 레진
• 리테이너 및 부목용 수지.
• 임시 크라운 및 브릿지용 수지
• 가연성 수지

치과용 수지

이들은 환자와 접촉하도록 설계되지 않은 수지입니다. 일반적으로 치과 또는 의료 전문가가 개입을 계획하거나 크라운 또는 브리지와 같은 요소를 테스트하기 위해 작업할 수 있는 환자 모델의 생산에 사용됩니다. 그들은 표준 수지와 구성이 유사하며 주로 높은 정밀도와 해상도를 갖기 위한 것입니다. 뿐만 아니라 생산 비용이 저렴합니다.

이미지 3:레진으로 3D 프린팅된 모델. 출처:Uniz.com

또한 이러한 수지는 두 그룹을 구별하는 특정 미적 특성을 갖는 것이 중요합니다.

• 매트 마감 처리된 레진으로 모델의 시각화 및 사진 촬영을 용이하게 하고 가능한 한 반사 모양을 피합니다. 이러한 유형의 레진 중에서 Formlabs의 Dental Model 레진은 석고와 유사한 마감 처리가 돋보입니다.
• Harzlabs의 Dental Pink 레진과 같이 사실적인 외관을 제공하는 레진

리테이너 및 부목용 수지

이러한 수지는 리테이너 및 부목의 제조에 사용됩니다. 따라서 적어도 클래스 IIa의 생체 적합성을 갖는 것 외에도 마모 및 파손에 대한 우수한 저항성이 있어야 합니다.

또 다른 일반적인 특징은 주로 미적인 이유로 매우 투명하다는 것입니다.

동영상 2:3D 레진 프린팅을 이용한 부목 제조. 출처:Formlabs.com

리테이너 및 부목 생산 외에도 우수한 호환성과 우수한 기계적 특성으로 인해 수술 가이드 제조에 널리 사용됩니다 . Formlabs와 같은 일부 제조업체는 Dental Surgical Guide와 같은 이 응용 분야를 위한 특정 레진을 포함합니다. 더 큰 유연성을 제공하는 수지입니다.

이미지 4:SLA를 사용하여 인쇄된 수술 가이드. 출처:Formlabs.com

Formlabs Dental LT와 같은 SLA와 Harzlabs의 Dental Clear와 같은 DLP 및 LED-LCD와 호환되는 부목 및 리테이너 생산을 위해 개발된 수지를 찾을 수 있습니다.

임시 크라운 및 브릿지용 레진

이들은 브릿지, 크라운, 복원 및 임시 베니어판 제작에 사용되는 수지입니다. . 생체에 적합해야 하며 원래 치아와 유사한 마무리를 제공해야 합니다.

일반적으로 이러한 마무리를 제공하기 위해 VITA 척도 내에서 색조를 제공하는 세라믹 구성 요소와 스테인이 사용됩니다.

이미지 5:VITA 색상 차트. 출처:vita-zahnfabrik

일단 인쇄된 이 레진은 광중합 베니어판으로 광택 처리 및 음영 처리가 가능합니다 각 환자에게 이상적인 마무리를 얻을 수 있습니다.

Formlabs의 임시 CB 레진은 4가지 VITA 쉐이드(A2, A3, B1 및 C2)로 제공되며 Harzlabs의 Dental Sand 레진은 A1 및 A2 쉐이드로 제공됩니다.

가소성 수지

수지 보석에 사용되는 수지와 유사 이 경우 가능한 한 적은 폐기물을 생산해야 할 필요성이 훨씬 더 중요합니다.

주로 치과용 임플란트 제조를 위한 모델 제작에 사용 캐스팅으로. Harzlabs Dental Cast 레진은 잔여물이 0.1% 미만으로 눈에 띕니다.

엔지니어링 레진

산업 및 엔지니어링 부문 항상 3D 레진 프린팅 구현을 가장 꺼려했습니다. 이는 주로 기계적 및 열적 수준에서 수지가 FDM에 사용할 수 있는 엔지니어링 재료 또는 SLS에 사용되는 폴리아미드와 경쟁할 수 없기 때문입니다.

이는 오늘날에도 여전히 사실이지만 최근 몇 년 동안 재료의 발전과 새로운 엔지니어링 수지의 출현으로 서로 다른 3D 프린팅 기술 간의 격차가 좁혀지고 있습니다. 엔지니어링 수지에는 세 가지 그룹이 있습니다.

• 기계적 특성이 개선된 수지
• 열 특성이 개선된 수지
• 유연하고 탄성이 있는 수지

기계적 특성이 개선된 수지

표준 수지보다 낮은 취약성과 높은 모듈러스 제공을 목표로 개발된 수지입니다. Harzlabs Basic Resin과 같은 표준 수지는 20MPa의 인장 강도를 제공하지만 새로운 엔지니어링 수지 BASF의 Ultracur3D RG50과 같은 제품은 3배 더 높은 최대 68MPa의 인장 강도를 제공합니다. 이 인장 강도는 ABS 필라멘트보다 훨씬 높으며 하중 강화 나일론과 같은 소재에 가깝습니다.

높은 내마모성 또는 내충격성 수지와 같은 다른 특정 특성을 가진 엔지니어링 수지도 등장했습니다.

이미지 6:다양한 Formlabs 수지의 내충격성 비교. 출처:Formlabs.com

내충격성이 높은 수지 중에서 BASF의 Ultracur3D High Impact 라인이 두각을 나타냄 . 이 수지는 50MPa의 인장 강도와 56%의 파손 변형, 1700MPa의 굴곡 모듈러스 및 1.39J/m2의 내충격성을 제공합니다. 따라서 기계 부품 및 기능성 프로토타입 생산에 이상적입니다.

이미지 7:BASF Ultracur3D RG35 수지. 출처:forward-am.com

열 특성이 개선된 수지

내열성은 항상 3D 프린팅 수지의 약점 중 하나였습니다. . 일반적으로 모든 수지는 50°C에서 80°C 사이의 연화 온도를 가집니다.

이미지 8:다양한 Formlabs 수지의 열 변형 온도 비교. 출처:Formlabs.com

현재 고온 응용 분야에 사용할 수 있는 수지가 거의 없으며 Formlabs의 고온 수지가 가장 중요합니다. 경화 후 최대 142ºC의 온도를 견딜 수 있는 수지입니다(하중 0.45MPa에서). 이 수지의 주요 장점은 부품에 열처리를 적용하여 열 저항을 최대 238ºC까지 높일 수 있다는 것 60ºC에서 1시간 동안 가열한 다음 160ºC에서 1시간 30분 동안 가열하는 것으로 구성됩니다.

유연하고 탄력 있는 수지

3D 프린팅 레진의 주요 핸디캡 중 하나는 항상 높은 취성이었습니다. , 엔지니어링에서 원하지 않는 속성입니다. 이것이 최근 몇 년 동안 유연하고 탄력 있는 수지의 등장이 혁명이었던 이유입니다.

이미지 9:Flexible 80A 레진과 Elastic 50A 레진의 비교 출처:FormLabs.

현재 SLA 및 LED-LCD 모두에 대한 여러 옵션이 있습니다. SLA에서는 유연한 80A 수지와 탄력 있는 50A 수지가 두드러집니다. Flexible 80A는 파단 시 변형률 120%, Shore A 경도 80의 매우 유연한 수지이며, Elastic 50A는 탄성이 좋은 파단 변형률 160%, Shore A 경도 50의 수지입니다.

그러나 이러한 유형의 재료에서 가장 중요한 도약 중 하나는 BASF의 유연하고 탄력 있는 수지의 새로운 라인입니다. 이들은 우레탄 아크릴레이트 올리고머 기반 수지입니다. 현재 사용할 수 있는 수지 중에서 가장 큰 유연성과 탄력성을 제공합니다. 예를 들어 경도가 37 Shore A인 BASF Ultracur3D FL300은 최대 306%의 파손 변형을 제공합니다.

이미지 10:BASF Ultracur3D FL60 수지. 출처:forward-am.com

최근 몇 년 동안 3D 수지 인쇄용 재료의 범위가 기하급수적으로 증가했습니다. 여기에는 FDM용 열가소성 플라스틱이 제공하는 특성과 일치하거나 경우에 따라 초과하는 특성을 가진 새로운 재료가 포함됩니다. 이는 3D 수지 프린팅이 FDM에서 얻은 것보다 우수한 등방성을 제공한다는 사실과 결합되어 많은 산업 및 엔지니어링 응용 분야에서 실행 가능한 옵션이 됩니다.