잉크젯 기술은 원래 2D 프린터용으로 발명되었습니다. 이 방식은 페이지에 다양한 색상의 작은 잉크 방울을 증착하여 이미지를 생성합니다. 잉크젯 기술의 3D 프린팅 버전은 2D 버전과 크게 다르지 않습니다: 서로 다른 색상이나 광중합체 소재의 여러 방울을 빌드 플랫폼에 증착한 후 UV 라이트를 사용하여 '출력된' 레이어를 경화시킵니다. 이 공정은 전체 파트가 출력될 때까지 레이어별로 반복됩니다.
PolyJet 프린팅은 잉크젯 프린팅의 한 유형입니다. 동일한 유형의 소재와 경화 공정을 사용합니다. PolyJet 기계는 다른 기술에 비해 매우 빠르게 출력할 수 있으며 복잡한 다중 소재 및 다중 색상 파트를 생성할 수 있습니다.
이 문서에서는 PolyJet을 기본 잉크젯 프린터뿐만 아니라 레이저 기반 프린팅 기술과도 비교합니다.
PolyJet은 Stratasys가 개발한 멀티젯, 모델링 기반 3D 프린팅 기술의 상표입니다. 멀티젯 공정은 1998년 Object Geometries Ltd.에서 처음 개발되었으며, 나중에 Stratasys에 인수되었습니다. 이 공정은 일반 잉크젯 프린터처럼 빌드 플랫폼에 소재를 증착할 수 있는 프린팅 헤드를 사용합니다. 따라서 PolyJet 프린터는 잉크젯 프린터의 하위 집합입니다.
PolyJet 프린터로 출력되는 소재는 광중합체여야 합니다. 이 폴리머는 UV 라이트에 노출되면 고체화됩니다. 프린터는 빌드 플랫폼에 광중합체 방울을 여러 개 분배하고 즉시 증착된 광중합체 위로 UV 라이트 소스를 통과시킵니다. UV 라이트가 출력 레이어를 고체화하면 빌드 플랫폼이 한 레이어 높이만큼 아래로 이동하고 다음 레이어가 증착됩니다. PolyJet 프린터는 여러 프린트 헤드를 가지고 있어 다중 색상과 다중 소재 파트를 출력할 수 있습니다.
잉크젯과 비교할 때 PolyJet은 광중합체만으로 출력하는 데 초점을 맞춘 하위 집합입니다. 그러나 이 광중합체는 광범위한 특성과 색상을 가질 수 있습니다. 잉크젯은 다양한 노즐에서 잉크, 배양 세포, 전도성 잉크 등을 분사하는 공정을 의미합니다.
자세한 내용은 PolyJet 가이드를 참조하세요.
InkJet은 Canon의 이치로 엔도(Ichiro Endo)와 HP의 존 보트(Jon Vaught)가 독립적으로 종이에 잉크를 프린팅하기 위해 개발한 기술입니다. 이 기술은 1998년 Object Geometries Ltd.(나중에 Stratasys에 인수됨)에 의해 3D 프린팅에 적용되었습니다. 잉크젯 프린터에는 두 가지 주요 스타일이 있습니다: 소재 분사(Material Jetting)와 바인더 분사(Binder Jetting). 소재 분사는 다양한 노즐에서 광중합체 방울을 여러 개 분사하여 다중 색상과 다중 소재 파트를 출력합니다. PolyJet 프린팅이 이의 예입니다. 반면 바인더 분사는 플라스틱 파우더에 바인더를 증착하여 플라스틱 입자를 결합시킵니다. 또는 열원을 사용하여 플라스틱을 녹일 때 파우더에 퓨징 에이전트를 증착하여 녹는 것을 돕습니다(HP 멀티젯 퓨전 3D 프린터와 유사). 잉크젯 기술은 배양 세포를 한 레이어씩 증착하여 고기 조각을 출력하는 데에도 사용됩니다.
아래 표 1은 PolyJet(잉크젯)과 SLS(선택적 레이저 소결 - 파우더 베드 퓨전 기술)를 비교합니다:
표 1: PolyJet vs SLS 비교
| 속성 | PolyJet | SLS |
|---|---|---|
| 출력 해상도 | 55 미크론 | 100 미크론 |
| 대형 파트 출력 가능 | 예 | 예 |
| 동시 다중 색상 출력 가능 | 예 | 아니요 |
| 동시 다중 소재 출력 가능 | 예 | 아니요 |
| 탄성 소재 출력 가능 | 예 | 예 |
| 최소 피처 크기 | 0.2mm | 0.75mm |
| 서포트 구조 필요 | 예 | 아니요 |
| 최대 출력 볼륨 | 1 x 0.8 x 0.5m | 0.55 x 0.55 x 0.75m |
PolyJet은 다양한 색상과 소재 유형으로 좋은 표면 마감의 파트를 생산하는 반면, SLS는 제한된 색상의 거친 매트 마감 경향이 있습니다.
잉크젯 3D 프린팅 기술은 종이 프린팅 기술을 기반으로 합니다. 빌드 플랫폼에 플라스틱 점을 여러 개 증착하여 작동합니다. 다음 레이어가 적용되기 전에 UV 라이트를 사용하여 플라스틱을 경화시킵니다. 경우에 따라 다음 레이어가 출력되기 전에 롤러가 레이어를 평평하게 해야 합니다. 반면 SLS(선택적 레이저 소결) 같은 레이저 기술은 레이저를 열원으로 사용하여 플라스틱 입자를 융합합니다. 또는 SLA(스테레오리소그래피) 프린터에서는 UV 레이저를 사용하여 광중합체로 출력합니다.
잉크젯 스타일 프린터는 PolyJet의 경우처럼 광중합체만 사용하거나 식품, 결합제, 배양 세포 등을 사용할 수 있습니다. 이 광중합체는 경질, 투명, 탄성, 또는 ABS 같은 일부 열가소성 수지의 특성을 모방하도록 특수 제조될 수 있습니다. 다른 잉크젯 스타일 프린터는 일반적으로 나일론인 열가소성 파우더 베이스와 광중합체 바인더의 조합을 사용합니다. 멀티젯 프린팅이 이의 예입니다.
레이저 프린터는 일반적으로 열가소성 파우더로 출력합니다. 이 프린터는 얇은 플라스틱 파우더 레이어를 가로질러 레이저를 쓸어 입자를 파트 레이어 모양으로 융합합니다.
PolyJet을 포함한 잉크젯 프린터는 주로 기능성 다중 소재 및 다중 색상 프로토타입에 사용됩니다. 잉크젯 파트는 치과 몰드, 렌즈, 씰, 수술 보조기구 같은 더 실용적인 응용에도 사용되지만, 기어 같은 내마모성 산업 응용에는 적합하지 않습니다.
파우더 퓨전 베드 레이저 기술은 나일론이나 금속 같은 더 기능적인 소재로 출력할 수 있습니다. 이는 프로토타입뿐만 아니라 최종 사용 파트 제조를 가능하게 합니다. 이 기술은 다중 색상이나 소재로 출력할 수 없습니다.
잉크젯과 레이저 기술 모두 대형 빌드 볼륨을 출력할 수 있으며 시리즈 생산을 위해 설계되었습니다. 가장 큰 PolyJet 잉크젯 프린터의 빌드 볼륨은 1 x 0.8 x 0.5m입니다. 선택적 레이저 소결 기계는 다소 작은 빌드 볼륨인 0.55 x 0.55 x 0.75m를 가집니다.
잉크젯 기술은 매우 매끄러운 표면 마감의 파트를 생산할 수 있습니다. 이것이 일회용 기능성 프로토타입에 매우 적합한 이유입니다. 레이저 기반 프린팅 기술은 매트 마감의 파트를 생산합니다. 레이저 출력 파트의 표면은 색칠이 필요한 경우 후처리가 어렵고 염색으로만 색칠할 수 있습니다.
잉크젯 3D 프린터는 kg당 최대 $500까지 비용이 드는 특수 광중합체를 사용합니다. SLS 같은 레이저 기술은 생산 비용이 훨씬 저렴한 열가소성 파우더를 사용하며, 평균 kg당 $50입니다.
많은 다양한 3D 프린팅 기법이 잉크젯 기술을 사용합니다. 가장 일반적인 것은 다음과 같습니다:
InkJet은 PolyJet 프린터가 사용하는 근본적인 기술입니다. PolyJet 프린팅은 단순히 잉크젯 기술의 한 유형입니다.
PolyJet과 비교 가능한 공정은 다음과 같습니다:
InkJet과 비교 가능한 공정은 다음과 같습니다:
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Dean McClements
Dean McClements는 기계공학 우등 학사 졸업자로 제조 업계에서 20년 이상의 경험을 가지고 있습니다. 그의 전문 여정에는 Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace, Hyster-Yale 같은 선도 기업에서의 중요한 역할이 포함되어 있으며, 엔지니어링 공정과 혁신에 대한 깊은 이해를 개발했습니다.
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