모든 발명은 실험에서 시작되며 어느 정도 혁신적입니다. 적층 제조도 예외는 아니어서, 3D 프린팅의 새로운 소재와 기술은 항상 놀랍고 흥미진진합니다. 3D 프린팅은 비교적 새로운 분야지만, 점점 더 많은 산업과 기업이 적층 제조(AM)의 도움으로 인더스트리 4.0에 진입하면서 놀라운 속도로 발전하고 있습니다. 이는 충족해야 할 엄청난 다양성의 니즈와 극복해야 할 과제들을 의미합니다.
10년 전, 3D 프린팅 시장에 PLA와 ABS만 존재하던 시절, 독일의 엔지니어 카이 파르티(Kai Parthy)가 첫 필라멘트인 레이우드-디3(LayWoo-D3)를 출시했습니다. 당시 이것은 시장에 나온 최초의 우드 필라멘트였고, 발명가 본인이 3D 프린팅 커뮤니티의 관심을 끌었습니다. 그의 다음 발명인 레이브릭(LayBrick)은 다른 제조사들도 우드와 세라믹 필라멘트 실험을 시작하도록 자극했습니다. 오늘날 카이 파르티가 실망시키지 않았다고 확신할 수 있습니다. 그는 3D 프린팅 필라멘트뿐만 아니라 듀얼 컬러 핫엔드, 안티 워핑 솔루션 등 다양한 발명을 지속적으로 선보이고 있습니다.
레이 필라멘츠 카탈로그는 10가지가 넘는 혁신적인 필라멘트(일부는 변형 버전 포함)로 구성되어 있으며, 3D 프린팅 시장에서 아직 비교 대상이 없는 흥미로운 특성들을 지닙니다. 레이 필라멘츠는 매우 독특하고 실용적인 용도를 가지며, 종종 3D 프린팅된 것처럼 보이지 않는 결과물을 만들어내는데, 이는 특정 용도에서 장점이 될 수 있습니다. 카이 파르티의 모든 필라멘트는 시장에 출시되기 전에 광범위한 테스트를 거친 고품질 제품입니다. 가장 혁신적인 레이 필라멘츠로는 그로우레이(GrowLay), 레이우드 시리즈, 레이브릭, 레이세라믹(LayCeramic), 리플렉트-오-레이(Reflect-o-Le), 솔레이(SoLay), 몰드레이(MoldLay), 포로레이(PoroLay) 시리즈, 레어웨이(LayAway) 시리즈가 있습니다.
출시 당시 그로우레이 필라멘트는 3D 프린팅에서 전례 없던 소재였습니다. 물, 액체 비료, 씨앗, 배지를 흡수할 수 있는 생분해성 미세 모세관 필라멘트로, 식물, 균류, 지의류, 이끼, 심지어 치즈를 재배하는 구조물로 사용할 수 있습니다.
브라운 그로우레이와 화이트 그로우레이 두 가지 옵션이 있습니다. 둘 다 식용 색소로 염색하고 멸균(열 멸균은 불가)할 수 있어 연구 센터, 제약 기관, 심지어 창의적인 셰프들에게도 인기가 높습니다.
브라운 그로우레이는 조성에 천연 목재 세포를 포함하는 반면, 화이트 그로우레이는 포함하지 않아 인장 강도와 강성이 더 낮습니다. 이로 인해 프린팅이 약간 더 까다로워 브라운 그로우레이 사용 경험이 있는 사용자에게 권장됩니다.
레이우-디3(LayWoo-D3)는 2012년 모든 것의 시작이 된 필라멘트입니다. 이 필라멘트는 40% 목재 섬유로 구성되어 있으며 표면 마감이 나무와 유사합니다. 샌딩과 도색이 가능하며 압출 온도에 따라 색상이 변하므로, 홈 데코나 목재 몰딩 같은 장식용 출력물에 적합합니다.
레이우드 플렉스(Laywood Flex)는 레이우-디3에 유연제를 추가해 만들어졌습니다. 35% 목재 섬유, 폴리머 바인더, 유연제로 구성되어 있습니다. 레이우-디3처럼 샌딩과 도색이 가능하며, 압출 온도에 따라 유연성과 색상이 변해 연륜 효과를 재현할 수 있습니다.
레이브릭은 사암과 폴리머 바인더로 구성되어 있으며, 표면 마감이 돌이나 세라믹과 유사하지만 특성 면에서는 세라믹 필라멘트가 아닙니다. 압출 온도에 따라 거칠기가 변합니다. 레이우드처럼 장식용 3D 파트나 건축 모형 프린팅에 적합합니다.
반면 레이세라믹은 실제 세라믹 특성을 가진 필라멘트입니다. 이 필라멘트로 3D 프린팅한 물체는 디바인딩(de-binding)과 소결(sintering) 공정을 거쳐 폴리머 바인더를 제거하고 완전한 세라믹으로 만들어야 합니다. 이후 추가 가공(예: 유약 처리)을 통해 세라믹 외관을 부여할 수 있습니다.
리플렉트-오-레이는 반유연한 PLA와 재귀 반사 비즈로 만든 필라멘트로, 카이 파르티의 또 다른 발명품입니다. 수백만 개의 반사 안료가 채워져 있어 손전레이나 자동차 불빛에 비추면 각도에 관계없이 강하게 빛납니다.
리플렉트-오-레이는 자전거 액세서리나 교통 안전용 수동 신호 장치, 어둠 속에서 빛나는 멋진 액세서리를 3D 프린팅하는 데 사용할 수 있습니다. 리플렉트-오-레이로 출력한 파트는 유연하고 세탁 가능해 옷에 붙이거나 꿰맬 수 있으며, 세탁해도 반사 특성이 유지됩니다.
솔레이는 고무만큼 탄력적인 필라멘트(쇼어 경도 90A)로, 신발 밑창, 벨트, 팔찌 등 고무와 유사한 용도로 쓰입니다. 섬유 산업을 염두에 두고 개발되었지만, 시제품 제작과 최종 사용 파트 출력 등 다른 산업에서도 활용 가능합니다. 알코올 기반 잉크로 필라멘트와 출력물 모두 염색할 수 있어 실험적인 신발 제작에 이상적입니다.
프린팅이 쉽고, 다이렉트 익스트루더(유연 필라멘트에 유리)가 장착된 3D 프린터(예: Raise 3D Pro2, Creality CR-10)에서 사용하는 것이 좋습니다.
몰드레이는 카이 파르티의 최신작으로, 왁스와 유사한 특성을 지닙니다. 로스트 왁스 주조용 3D 몰드와 금속용 영구 몰드 프린팅을 위해 설계되었습니다. 변형이 거의 없고 히트 베드가 필요하지 않습니다. 로스트 왁스 주조 방식에서 몰드는 콘크리트로 둘러싸고 필라멘트 모델은 내부에서 녹아내려 원하는 용융 금속을 채울 형태를 남깁니다.
작업 완료 후 남은 콘크리트는 구연산 욕조에 몇 시간 담가 제거할 수 있습니다. 몰드레이는 기존 로스트 왁스 주조보다 몰딩 공정을 더 간단하고 저렴하며 빠르게 만듭니다. 녹을 때 유독 가스를 배출하지 않으며, 일반 주방 오븐에서 몰드레이를 녹일 수 있어 특수 장비가 필요 없습니다.
레이-폼(Lay-Fomm)과 젤-레이(Gel-Lay)는 포로레이 패밀리의 매우 독특한 두 필라멘트입니다. 포로레이 소재들은 마이크로다공성, 부유성, 신축성이 있는 폼, 고무, 가죽 같은 물체를 3D 프린팅하도록 설계되었습니다.
레이-폼은 레이폼 40(쇼어 경도 40A)과 레이폼 60(쇼어 60A) 두 가지 옵션이 있으며, 다공성이 높고 부분적으로 용해됩니다. 폴리머와 수용성 소재인 PVA로 만들어집니다. 3D 프린팅된 물체는 단단하고 강하지만 물에 넣으면 PVA가 녹아 마이크로다공성의 탄성 고무 물체만 남습니다. 해면 같은 탄성 물체(예: 해양 생물 시뮬레이션) 프린팅에 이상적입니다. 담그는 시간이 길수록 물체는 더 유연해집니다. 또한 레이폼으로 출력한 조각은 오일, 글리세린, 잉크, 염수, 이온성 액체 등으로 적셔 전기 전도성을 부여할 수도 있습니다.
반면 젤레이는 물과 접촉하면 젤라틴을 모방합니다. TPE 엘라스토머와 수용성 PVA로 구성되어 있습니다. 물 접촉과 부력이 필요한 용도(예: 생체역학)의 부드러운 물체 3D 프린팅에 매우 유용합니다.
3D 프린팅된 물체는 단단하고 강하지만 물로 헹구거나 담그면 젤레이의 PVA가 녹아 젤라틴 같은 특성을 얻습니다. 레이폼 필라멘트와 마찬가지로 젤레이도 물 이외의 액체(오일, 글리세린, 잉크, 염수, 이온성 액체 등)로 적셔 전기 전도성을 부여할 수 있습니다.
레어웨이 시리즈는 카이 파르티의 서포트 소재 제품군으로, 에틸레이(EthyLay), 하이-티-레이(High-T-Lay, 구 챔버레이), 레이클라우드(LayCloud), 레이피브이에이(LayPVA)로 구성됩니다. 서포트 소재는 FDM 기술로 복잡하고 정교한 구조물을 출력할 때 도움을 줍니다. 출력 후 서포트는 수동으로 제거하거나 용해시킵니다. 서포트 소재로 프린팅하려면 BCN 엡실론 W27이나 Raise3D E2 같은 듀얼 익스트루더 3D 프린터가 필요합니다.
하이-티-레이는 기존 챔버레이로 알려졌던 고온용 수용성 서포트 필라멘트입니다. 240°C 압출 온도와 약 100°C의 챔버 온도를 장시간 견딜 수 있어 PC, POM 같은 엔지니어링 소재뿐만 아니라 ABS 같은 표준 필라멘트와도 조합 가능합니다. 하이-티-레이는 물에 녹아 HiPS 같은 다른 서포트 소재처럼 D-리모넨(환기가 필요함)이 필요하지 않습니다.
레이클라우드는 TPU, TPE 같은 유연/반유연 필라멘트 전용으로 설계된 최초의 서포트 소재입니다. 240°C까지 프린팅 가능하며 온수와 냉수 모두에서 녹지만 온수가 과정을 가속화합니다. 수용성이라 HiPS처럼 D-리모넨이 필요 없어 환기가 잘 되는 곳과 보호 장비 없이도 작업할 수 있습니다.
레이피브이에이(LayPVA)는 카이 파르티의 또 다른 수용성 필라멘트입니다. PVA(폴리비닐 아세테이트)는 서포트 소재로 자주 쓰이는 수용성 소재입니다. 무독성, 무색, 온수/냉수 모두에서 용해되며 온수가 더 빠릅니다. 다른 PVA 필라멘트보다 약간 뻣뻣해 프린팅이 더 쉽습니다. PLA, ABS, 나일론과 함께 사용하도록 설계되었습니다. 레이피브이에이는 익스트루더 내부에서 열 변형과 열 분해에 더 강하도록 설계되어(다른 PVA 필라멘트의 일반적인 문제), 히트 베드가 있는 3D 프린터에서도 잘 접착됩니다.
카이 파르티는 매우 창의적이고 다작인 소재 개발자입니다. 매년 상상하기 힘든 새로운 필라멘트를 선보이며, 현재 십여 가지의 독창적이고 비교 불가한 소재를 포트폴리오에 보유하고 있습니다.
레이 필라멘츠는 매우 다재다능해 다양한 분야에서, 다양한 숙련도의 사용자들이, 몰드, 서포트, 식물 재배 베이스, 장식용 우드/세라믹 아이템, 섬유, 도로 안전 액세서리, 스펀지 및 젤라틴 물체 등 수많은 용도로 활용할 수 있습니다.
3D 프린팅 커뮤니티는 카이 파르티의 다음 천재적인 소재를 간절히 기다리고 있습니다. 앞으로 10년도 적층 제조의 새로운 니즈를 충족하는 더 획기적인 필라멘트들로 가득하길 바랍니다.
3D 프린팅
적층 제조(3D 프린팅) 혜택을 누리는 사용자가 급증하면서, 필라멘트 제조사들도 표준 소재(PLA, ABS, PETG 등)를 대체할 혁신적이고 독창적인 소재 개발에 박차를 가하고 있습니다. 대체 필라멘트는 크게 두 유형으로 나뉩니다. 특수 물성·기능 보유 필라멘트: 표준 필라멘트에서 찾기 어려운 특성 제공 독창적 외관·마감 필라멘트: 출력물에 독특한 질감과 외관 부여 대부분 베이스 폴리머(주로 PLA)에 섬유, 분말 등을 배합한 복합 소재입니다. 기초 장비에서도 사용 가능한 가장 혁신적인 5가지 필라멘트를 엄선해 소개합니다. 1
FDM용 금속 필라멘트가 시장에 나왔지만, 모두 같지 않습니다. 단순 금속색 필라멘트(금속 입자 5~40%, 심미적 용도)와 고함량 금속 충전 필라멘트(80% 이상, 소결 후 100% 금속 파츠)를 구별해야 합니다. 후자 분야 대표 주자는 BASF(울트라퓨즈 Ultrafuse: 316L, 17-4PH)와 버추얼 파운드리(The Virtual Foundry, 필라멧 Filamet: 316L 스테인리스, 브론즈, 구리, 알루미늄 6061, 고탄소강, 텅스텐, 인코넬 718, 티타늄 64 등)입니다. FDM 프린터 호환성 둘 다 산업용
