주요 걸림돌 중 하나는 3D 레진 프린팅이 산업 수준에서 구현될 때 항상 겪었던 사용 가능한 소재의 제한적 다양성이었습니다. 원래 사용 가능한 소재는 저분자량 아크릴레이트 올리고머 기반 레진뿐이었으며, 높은 취성과 열악한 기계적, 열적 특성이 특징이었습니다. 이 때문에 3D 레진 프린팅은 FDM이나 SLS 같은 열가소성 기반 3D 프린팅 기술에 밀려 기능성 부품 및 프로토타입 생산에서 항상 뒷전으로 밀려났습니다.
그러나 최근 몇 년간 상황이 극적으로 변했습니다. 특정 전문 응용 분야를 위해 개발된 첨단 특성의 새로운 기술 레진의 등장이 이 기술에 많은 분야의 관심을 끌게 했습니다. 여기에 LED-LCD 같은 새로운 레진 기반 3D 프린팅 기술의 등장이 비용을 낮추고 출력 속도를 크게 높이는 데 성공하면서, 이는 FDM과 SLS를 일부 응용 분야에서 능가할 수 있는 실현 가능한 대안이 되었습니다.
이 기술 레진은 초점 분야에 따라 세 그룹으로 분류할 수 있습니다.
주얼리 산업은 역사적으로 3D 레진 프린팅을 가장 먼저 도입한 분야입니다. 이는 이 기술이 제공하는 높은 해상도 덕분으로, 고품질 마감의 작은 1:1 스케일 모델 제작이 가능합니다.
표준 레진이 모델 제작에 널리 사용되지만, 판도를 바꾼 것은 고품질 주조용 레진의 등장이었습니다. 이 레진은 소성 시 잔류물이 거의 남지 않아 원래 주조에 사용되던 왁스 모델을 완벽히 대체하게 되었습니다.
이로써 왁스 마스터를 제작하기 위한 금형이나 수작업으로 트리를 조립할 필요 없이 주조 트리를 직접 출력할 수 있게 되었으며, 이는 수작업 공정을 줄이고 프로세스를 자동화합니다.
일반적으로 이 유형의 레진은 조성물에 액체 왁스 비율을 포함해 재 잔류물을 제거함으로써 품질 주조에 적합한 깨끗한 금형을 만듭니다. 왁스 비율이 높을수록 더 깨끗한 소성이 이루어지고 잔류물이 적지만, 출력 정밀도에 영향을 줄 수 있습니다. 또한 이 유형의 레진은 일반적으로 매우 낮은 열팽창 계수를 특징으로 합니다.
현재 고품질 주조용 레진에는 많은 옵션이 있으며, SLA, DLP, LED-LCD 프린터와 모두 호환됩니다. 20% 왁스 함량의 Formlabs "Castable Wax" 레진과 10% 왁스 함량으로 DLP 및 LED-LCD 프린터와 호환되는 ZWax Purple이 낮은 잔류물, 낮은 열팽창, 높은 정밀도의 조합으로 두드러집니다.
주얼리와 함께 치과 분야는 3D 레진 프린팅을 가장 일찍 도입한 분야 중 하나이며, 현재 가장 빠르게 성장하고 가장 폭넓은 소재군을 보유한 분야입니다.
치과용 레진은 일반적으로 용도에 따라 네 가지 범주로 분류됩니다.
이 레진은 환자와 직접 접촉하도록 설계되지 않았습니다. 일반적으로 치과 또는 의료 전문가가 시술 계획을 세우거나 크라운, 브릿지 같은 요소를 테스트하기 위해 작업할 환자 모델 제작에 사용됩니다. 표준 레진과 구성이 비슷하며 주로 높은 정밀도와 해상도, 낮은 제작 비용을 목표로 합니다.
이 레진에서도 특정 심미적 특성이 중요한데, 두 그룹으로 구분됩니다.
이 레진은 리테이너와 스플린트 제작을 목적으로 하므로, 최소 클래스 IIa 생체적합성 외에도 우수한 내마모성과 파단 저항성을 가져야 합니다.
또 다른 공통 특성은 심미적 이유로 높은 투명성을 띠는 경향이 있다는 점입니다.
리테이너와 스플린트 제작 외에도 우수한 적합성과 기계적 특성 덕분에 수술 가이드 제작에도 널리 사용됩니다. Formlabs 같은 일부 제조사는 Dental Surgical Guide 레진처럼 이 용도에 특화된 레진을 제공해 더 높은 유연성을 제공합니다.
SLA용 Formlabs Dental LT, DLP 및 LED-LCD용 Harzlabs Dental Clear 등 스플린트 및 리테이너 제작용으로 개발된 레진을 두 기술 모두에서 찾을 수 있습니다.
이 레진은 브릿지, 크라운, 수복물, 임시 베니어 제작에 사용됩니다. 생체적합성이 있어야 하며 자연 치아와 비슷한 마감을 제공해야 합니다.
이 마감을 제공하기 위해 일반적으로 세라믹 성분과 스테인을 사용해 VITA 쉐이드 내의 색조를 구현합니다.
출력 후 이 레진은 광경화 베니어로 연마 및 착색해 각 환자에게 이상적인 마감을 얻을 수 있습니다.
Formlabs Temporary CB 레진은 네 가지 VITA 쉐이드(A2, A3, B1, C2)로 제공되며, Harzlabs Dental Sand 레진은 A1, A2 쉐이드로 제공됩니다.
주얼리에 사용되는 것과 유사한 레진입니다. 이 경우 잔류물을 최소화하는 것이 더욱 중요합니다.
주로 치과 임플란트 제작을 위한 주조 모델 생산에 사용됩니다. Harzlabs Dental Cast 레진이 0.1% 미만의 잔류물로 두드러집니다.
산업 및 엔지니어링 분야는 항상 3D 레진 프린팅 도입에 가장 소극적이었습니다. 이는 기계적, 열적 측면에서 레진이 FDM용 엔지니어링 소재나 SLS용 폴리아마이드와 경쟁할 수 없었기 때문입니다.
오늘날에도 이는 여전히 사실이지만, 최근 몇 년간 소재 발전과 새로운 엔지니어링 레진의 등장으로 서로 다른 3D 프린팅 기술 간 격차가 좁혀지고 있습니다. 엔지니어링 레진은 세 그룹으로 나뉩니다.
이 레진은 표준 레진보다 낮은 취성과 높은 탄성률을 제공하기 위해 개발되었습니다. Harzlabs Basic Resin 같은 표준 레진이 20MPa 인장 강도를 제공하는 반면, BASF의 Ultracur3D RG50 같은 새로운 엔지니어링 레진은 최대 68MPa의 인장 강도를 제공해 3배 이상 높습니다. 이 인장 강도는 ABS 필라멘트보다 높고, 충전 나일론 같은 소재에 근접합니다.
높은 내마모성이나 내충격성 레진 등 다른 특정 특성을 가진 엔지니어링 레진도 등장했습니다.
높은 내충격성 레진 중 BASF의 Ultracur3D High Impact 라인이 돋보입니다. 이 레진은 인장 강도 50MPa, 파단 신율 56%, 굴곡 탄성률 1700MPa, 충격 강도 1.39J/m²를 제공합니다. 이는 기계 부품 및 기능성 프로토타입 제작에 이상적입니다.
내열성은 3D 프린팅 레진의 약점이었습니다. 일반적으로 모든 레진의 연화 온도는 50°C~80°C 사이입니다.
현재 고온 응용 분야용 레진은 매우 적으며, Formlabs High Temp 레진이 가장 중요합니다. 이 레진은 경화 후(0.45MPa 하중 하) 최대 142°C까지 견딜 수 있습니다. 주요 장점은 열처리를 통해 내열성을 238°C까지 높일 수 있다는 점입니다. 열처리는 60°C에서 1시간, 160°C에서 1.5시간 가열하는 과정으로 구성됩니다.
3D 프린팅 레진의 주요 핸디캡 중 하나는 항상 높은 취성이었으며, 이는 엔지니어링에서 바람직하지 않은 특성입니다. 따라서 최근 몇 년간 유연 및 탄성 레진의 등장은 혁명이었습니다.
오늘날 SLA와 LED-LCD 모두에 다양한 옵션이 있습니다. SLA에서는 Flexible 80A와 Elastic 50A 레진이 돋보입니다. Flexible 80A는 120% 파단 신율과 80 쇼어 A 경도의 고유연 레진이며, Elastic 50A는 160% 파단 신율과 50 쇼어 A 경도의 우수한 탄성 레진입니다.
그러나 이 유형 소재에서 가장 중요한 도약은 BASF의 새로운 유연 및 탄성 레진 라인입니다. 이는 우레탄 아크릴레이트 올리고머 기반 레진으로, 현재 사용 가능한 레진 중 가장 높은 유연성과 탄성을 제공합니다. 예를 들어 BASF Ultracur3D FL300은 37 쇼어 A 경도로 최대 306% 파단 신율을 제공합니다.
최근 몇 년간 3D 레진 프린팅 소재군이 기하급수적으로 증가했으며, FDM용 열가소성 소재와 맞먹거나 경우에 따라 능가하는 특성을 가진 신소재가 포함되었습니다. 이는 3D 레진 프린팅이 FDM보다 우수한 등방성을 제공한다는 사실과 결합되어 많은 산업 및 엔지니어링 응용 분야에서 실행 가능한 옵션이 되었습니다.
3D 프린팅
3D 프린팅은 의학 분야에 깊이 관여하고 있습니다. 하지만 많은 사람들은 이를 알지 못합니다. 2011년은 카이바 지온프리도(Kaiba Gionfriddo) 사건 덕분에 의료 분야에서 3D 프린팅이 급부상한 해로 꼽힙니다. 카이바는 기관지를 약화시켜 붕괴시키는 질병을 가지고 태어났습니다. 기관내삽관 중에도 호흡 정지 순간이 있었고 심장에도 영향을 미쳤습니다. 하지만 그린(Green)과 홀리스터(Hollister) 두 생체역학 공학 전문가의 개입으로, 카이바의 기관지에 생체적합성 장치를 설계·프린팅·연결하는 데 성공했습니다. 카이바
레진 3D 프린팅도 FDM처럼 대중화되며 다양한 물성과 용도의 레진 라인업이 갖춰졌습니다. SLA, DLP, LED/LCD, LFS 등 광경화 방식 프린터용 레진 종류와 적용 사례를 정리했습니다. 레진 대분류 FDM과 마찬가지로 표준(Standard)과 고급(Advanced) 두 그룹으로 나뉩니다. 표준 레진(Standard Resins) 범용으로 모든 레진 프린터에서 사용 가능. 우수한 표면 마감, 중간 수준 기계적 물성. 예: ABS 유사 물성(zABS), 초고속 출력(zUDP), 사용자 지정 색상(Color Base Ki
