지원용 가용성 필라멘트

FFF 3D 프린팅의 주요 한계 중 하나 다른 적층 제조 기술과 비교할 때 이전 인쇄 레이어가 각 레이어의 인쇄 영역을 지원해야 한다는 점입니다. 즉, 오버행이 45º를 초과하거나 브리지가 10mm를 초과하는 부품의 부품에는 지지 구조가 필요합니다.

단일 압출기 FFF 3D 프린터에서지지 구조를 생성하기 위한 유일한 옵션은 부품과 동일한 인쇄 재료를 사용하는 것입니다. 이러한 서포트는 인쇄가 완료된 후 기계적으로 제거해야 하며 이를 용이하게 하기 위해 이러한 서포트를 저밀도 구조로 만들고 서포트와 부품 사이에 분리층을 남기는 등 다양한 전략이 사용됩니다. 이렇게 하면 서포트와 접촉하는 표면의 표면 마감이 종종 제대로 마무리되지 않는 경우에도 도구를 사용하지 않고 서포트를 수동으로 제거할 수 있습니다.

이미지 1:3D 프린팅 부품을 지원합니다. 출처:3DHubs

이중 압출기가 있는 FFF 3D 프린터에서는 부품과 지지대에 동일한 재료를 사용할 필요가 없으므로 옵션 범위가 확장됩니다. 이렇게 하면 부품의 재료를 용해하지 않는 용제에 용해되는 재료를 사용할 수 있습니다. . 이렇게 하면 접촉 표면의 우수한 마무리를 보장하는 공작물과 접촉하는 조밀한 지지대를 사용할 수 있습니다.

이미지 2:Raise3D Pro2 이중 압출기. 출처:Raise3D

사용 가능한 다양한 용해성 서포트 필라멘트가 있지만 모두 동일하지 않으며 모두 동일한 호환성을 갖지도 않습니다. 용해성 캐리어 재료를 선택할 때 사용되는 인쇄 재료와의 호환성을 보장하기 위해 여러 가지 특성을 고려하는 것이 중요합니다. 이러한 특성은 다음과 같습니다.

• 부품에 사용된 재료의 특성을 손상시키지 않는 용제에 용해되어야 합니다.

• 부품의 필라멘트와 열적으로 호환되어야 합니다. 따라서 유사한 인쇄 및 기본 온도와 유사한 연화 온도를 가져야 합니다.
• 사용된 재료와 접착력이 좋아야 합니다. 부분에서.
• 쉽게 인쇄할 수 있고 접착력이 우수해야 합니다. 레이어 사이.

현재 용해성 서포트 재료에는 세 가지 주요 유형이 있습니다.

• 유기 용제 가용성 필라멘트
• 활성제를 이용한 수용성 필라멘트
• 수용성 필라멘트

유기 용매에 녹는 필라멘트.

부품에 사용된 재료와 유사한 속성을 가지고 있지만 보완하는 재료를 공격하거나 용해하지 않는 용제에 용해될 수 있는 재료입니다.

현재 이 유형의 필라멘트에 대한 옵션은 많지 않습니다. 주로 두 가지 문제가 있습니다. 한편으로는 유사한 물리화학적 특성을 가진 재료가 서로 호환되도록 하며 일반적으로 유사한 방식으로 작동합니다. 대부분의 용제를 사용할 때 적합한 용제를 찾기가 어렵습니다. 한편, 이러한 많은 유기 용제 독성이 높거나 대부분의 사용자가 접근할 수 없으며 특수 폐기물 처리가 필요합니다.

이미지 3:D-리모네노. 출처:Filament2print

이 유형의 가장 일반적으로 사용되는 필라멘트는 HIPS이며, 그 특성으로 인해 대부분의 ABS 및 ASA 기반 재료와 호환됩니다. 유사한 열적 특성 외에도 ABS 및 ASA에 대한 접착력이 우수합니다. 현재 가장 널리 사용되는 지원 자료 중 하나입니다. ABS와의 호환성뿐만 아니라 저비용 접근이 용이하고 저렴하며 독성이 낮은 유기 용매인 D-리모넨에 용해되기 때문입니다.

액티베이터 사용을 통한 수용성 필라멘트.

이들은 ATP 기반 폴리머(아크릴레이트 터폴리머)입니다. 이러한 물질은 알칼리성 용액에 용해되는 특징이 있습니다. ABS 및 ASA계열 소재와의 상용성이 우수하며, 폴리카보네이트와도 사용 가능 (호환성은 다소 낮지만).

알칼리성 pH를 갖는 물이 필요하므로 물에 직접 용해되지 않으므로 완충제 활성화제를 사용하여 3DWash와 같은 필요

이미지 4:3D워시. 출처:트랙서

HIPS의 완벽한 대안 , 유기 용매를 사용할 필요가 없을 뿐만 아니라 지지체 재료로 사용하기 위해 특별히 개발 및 첨가된 필라멘트이기 때문에 일반적으로 더 빨리 용해되고 부품에 잔류물이 덜 남습니다.

동영상 1:PolyDissolve S2의 동영상 프리젠테이션. 출처:Polymaker

일부 대표적인 필라멘트는 PolyDissolve S2 및 Z-SUPPORT ATP입니다.

수용성 필라멘트

제조업체의 주요 목표 중 하나는 물에 직접 용해되는 지지 필라멘트를 얻는 것이었습니다. 이는 유기 용제나 알칼리성 용액이 필요하지 않기 때문에 대부분의 사용자가 가장 안전하고 접근하기 쉬운 대안입니다.

이것이 가장 다양한 재료와 다양한 필라멘트와 호환되는 옵션이 있는 카테고리인 이유입니다.

수용성 필라멘트 내에서 두 가지 유형을 구분할 수 있습니다.

저온 재료와 호환되는 수용성 필라멘트: 이들은 PVA(폴리비닐 알코올) 또는 BVOH(부텐디올 비닐 알코올) 기반 필라멘트입니다. . 두 소재 모두 PLA와 우수한 호환성을 가지고 있습니다. PA와 함께 사용할 수 있습니다(호환성이 좋지는 않지만). BVOH는 PVA의 발전으로 간주될 수 있으며 PETG 또는 일부 유연한 필라멘트와의 더 나은 호환성 및 냉수에서 더 높은 용해 속도와 같은 PVA에 비해 많은 이점이 있습니다. 일부 PVA 필라멘트는 LAY-PVA 또는 PVA 레이즈인 반면 Mowiflex 또는 Z-SUPPORT Premium은 BVOH를 기반으로 합니다.

동영상 2:PVA와 BVOH의 비교. 출처:BCN3D

고온 재료와 호환되는 수용성 필라멘트:현재 사용 가능한 가장 진보된 지원 필라멘트입니다. 수용성 폴리머 혼합물로 구성된 소재로 구성되어 있습니다. (이전 것과 유사) 당, 일반적으로 트레할로스 물에 빠르게 용해되고 열 안정성이 높은 다당류. 폴리머와 설탕 사이의 비율은 각 제조업체에 특정한 특정 첨가제의 사용과 함께 ABS에서 PEEK에 이르기까지 광범위한 온도에서 재료와 호환되는 다양한 제형의 수용성 재료를 얻을 수 있게 합니다. 또는 ULTEM.

이미지 5:Aquatek X1로 만든 지지대가 있는 PA-CF 부품. 출처:3DXTech

Aquasys 120 또는 Aquatek X1과 같은 일부 필라멘트 PLA 및 ABS, ASA, PA, PETG 또는 특정 유연한 필라멘트와 호환 가능 . Aquasys 120은 PC 또는 PP와 함께 사용할 수도 있습니다. 또한 두 소재 모두 최대 120°C의 챔버 온도를 견딜 수 있으므로 산업용 프린터에도 적합합니다.

위의 한 단계는 Aquasys 180으로, 아마도 현재 사용 가능한 가장 진보되고 가장 호환 가능한 지원 자료입니다. Aquasys 120과 동일한 재료와 호환될 뿐만 아니라 PEKK, PEEK, ULTEM 및 PPSU와 함께 사용할 수 있습니다 최대 180°C의 챔버 온도를 견딜 수 있기 때문입니다.

이미지 6:Aqusys 180으로 제조된 지지대가 있는 부품. 출처:Infinite Material Solutions

그러나 이러한 유형의 필라멘트의 주요 이점(물에 대한 용해도가 높음)은 또한주요 단점입니다. 환경 습도에 매우 민감하기 때문에 . 따라서 보관 및 사용 중에 이러한 필라멘트를 특수 용기에 보관해야 합니다. . 또한 이러한 필라멘트는 수분을 흡수하므로 접착력이 떨어지고 막힘 위험이 높아집니다.

가장 적합한 가용성 필라멘트를 선택하는 방법

가장 적합한 가용성 필라멘트를 선택할 때 보완할 소재를 분석해야 합니다.

• ABS/ASA :일반적으로 HIPS는 유기용제를 취급하고 직접 폐기할 수 없는 폐기물을 생성하므로 사용을 피하는 것이 좋습니다. 이 경우 활성제를 사용하는 수용성 ATP 필라멘트가 가장 권장되는 옵션입니다. 이러한 소재와의 상용성이 우수하고 습기에 대한 민감도가 낮아 보관 및 사용이 용이할 뿐만 아니라 인쇄 실패 위험을 최소화합니다.

• PLA :PLA와 궁합이 가장 좋은 소재는 PVA와 BVOH를 기반으로 한 소재입니다. 이 중에서 BVOH 기반 소재는 습기에 덜 민감하지만 일반적으로 PVA 기반 소재는 약간 더 저렴합니다.

• PETG/PA: PETG 및 PA와 함께 PVA 및 BVOH를 지지체 재료로 사용할 수 있지만 이들의 상용성은 특별히 좋지 않습니다. 이 경우 가장 좋은 옵션은 Aquasys 120과 같은 고온 재료와 호환되는 수용성 필라멘트입니다.

• 유연한 :서포트와 유연한 소재 간의 호환성이 특히 좋은 적은 없었습니다. BVOH 또는 Aquasys 120과 같은 재료를 일부 유연한 필라멘트와 함께 사용할 수 있지만 각 유연한 필라멘트를 테스트하여 호환성을 확인해야 합니다.

• PEEK/PEKKK/PEI/PPSU: 이 경우 최고의 선택은 Aquasys 180을 사용하는 것입니다. Aquasys 180은 이러한 유형의 재료와 최고의 호환성을 보장하고 고온에서 최고의 열 안정성을 갖는 재료이기 때문입니다.

• 일반적으로 다른 재료와 함께 용해성 서포트를 사용하는 경우 이상적인 옵션은 호환 가능한 단일 재료를 사용하는 것입니다. Aquasys 120 또는 Aquatek X1과 같이 재료마다 다른 재료를 사용하지 않고 모든 재료와 함께 사용할 수 있습니다.

용해성 필라멘트는 종종 단일 그룹으로 언급되지만 실제로는 고유한 특성을 가진 서로 다른 재료로 구성됩니다. 요즘에는 PLA에서 PEEK에 이르기까지 시중의 거의 모든 재료와 호환되는 고품질 가용성 필라멘트를 찾을 수 있습니다.