재료 분사 3D 프린터:프로세스, 구성 요소 및 재료에 대한 포괄적인 개요

제조 유형에 관한 한, 3D 프린팅은 개발 속도가 빠르고 재료 분사를 포함하여 다양한 유형이 존재한다는 점에서 가장 인상적인 것 중 하나입니다. 이 레이어별 방법은 다목적이며 다양한 재료를 처리하여 필요한 제품을 정확하게 제작할 수 있습니다. 프로세스에 관심이 있다면 아래에서 프로세스가 어떻게 작동하는지, 그리고 재료 분사 프린터를 통해 실행할 수 있는 재료 유형에 대해 알아보세요. 

재료 분사란 무엇입니까?

다른 많은 유형의 3D 프린터와 마찬가지로 재료 분사에는 레이어를 통해 물체를 만드는 작업이 수반됩니다. 그러나 레이어가 어떻게 구성되어 있는지에 따라 다른 유형보다 눈에 띕니다. 즉, 사용자가 디자인한 모양으로 액화 재료를 인쇄 베드에 떨어뜨리는 것입니다. 사용된 재료는 감광성이며 UV 광선을 통해 경화됩니다. 

이 프로세스가 원활하게 진행되도록 하려면 재료 분사 프린터의 다양한 부분과 해당 부분이 제공하는 기능을 알고 싶을 것입니다. 재료를 빌드 플랫폼으로 가져오는 역할을 담당하는 프린트 헤드를 포함하여 4가지 주요 구성 요소가 있습니다. 이는 또 다른 중요한 부분입니다. 그런 다음 프린트 헤드가 액체 수지를 분배하기 전에 액체 수지를 고정하는 재료 컨테이너가 있습니다. 마지막으로 완성된 빌드를 경화하는 역할을 하는 UV 광선이 있습니다. 

아래에서는 재료 분사가 어떻게 작동하는지에 대한 일반적인 아이디어를 제시했습니다. 

3D 프린터의 재료 분사 과정은 어떻게 진행되나요?

프린터가 재료 분사 제품을 만드는 단계는 다음과 같습니다.

1. 가장 먼저 일어날 일은 기계가 사용 중인 레진이나 액체 재료를 가열하여 인쇄할 수 있을 만큼 점성을 갖게 하는 것입니다.
2. 그런 다음 프린트 헤드는 디자인 파일의 방향에 따라 움직이며 작은 레진 방울을 빌드 플랫폼에 방출합니다.
3. 첫 번째 레이어가 완료되면 UV 광선으로 경화되고 모델이 완성될 때까지 프린트 헤드가 두 번째 레이어에서 시작됩니다.

3D 프린터의 재료 분사의 다양한 구성요소는 무엇입니까?

주요 구성요소는 다음과 같습니다:

1. 프린트헤드: 빌드 플랫폼에 재료를 분배합니다.
2. 자외선 광원: 퇴적된 물질을 경화하고 굳힙니다.
3. 플랫폼 구축: 부품이 층별로 구성되는 곳.
4. 재료 용기: 분사되기 전에 액체 수지를 고정합니다.

3D 프린터에서 재료를 분사할 수 있는 다양한 재료는 무엇입니까?

재료 분사 프린터에 사용할 수 있는 재료는 다양하므로 하나를 결정하기가 더 어려울 수 있지만 일반적으로 폴리머, 플라스틱, 왁스 사이에 있습니다. 다양한 레진을 고려할 때 부품에 필요한 기계적 특성, 비용, 재료의 가공 및 마감이 얼마나 쉬운지, 이 재료가 프린터와 얼마나 호환되는지 생각해 보세요. 재료 제트 프린터에 사용할 수 있는 몇 가지 재료는 다음과 같습니다.

1. 도자기

재료 분사의 세라믹은 고온 및 내마모성으로 인해 발전되었습니다. 이 공정에는 포토폴리머에 부유하는 세라믹 입자를 분사한 다음 UV 광으로 층별로 경화시키는 과정이 포함됩니다. 후처리에는 폴리머 매트릭스 제거 및 강도 향상을 위한 소결이 포함됩니다. 이 공정은 표준 세라믹 제조에서는 달성할 수 없는 복잡한 형상에 적합하며, 이것이 바로 항공우주, 의료 및 전자 산업이 이 공정을 이상적으로 여기는 이유입니다. 최종 제품은 까다로운 조건에서 요구되는 탁월한 화학적 및 열적 안정성을 갖추고 있습니다.

자세한 내용은 도자기에 대한 전체 가이드를 참조하세요.

2. 금속

금속용 재료 분사에는 금속 주입 바인더의 미세한 방울을 빌드 플랫폼에 분사하는 작업이 포함됩니다. 증착 후 이러한 액적은 열 또는 UV 경화를 통해 응고됩니다. 그런 다음 부품은 바인더를 제거하기 위해 탈지 공정을 거친 다음 금속 입자를 융합하기 위해 소결됩니다. 이 기술을 사용하면 전통적인 제조 방법으로는 생산하기 어려운 복잡한 세부 사항과 복잡한 기하학적 구조를 가진 금속 부품을 만들 수 있습니다. 이는 보석, 치과 용품 등의 산업과 프로토타입 제조 분야에서 매끄러운 표면 마감으로 작고 세밀한 부품을 생산하는 데 특히 유용합니다.

자세한 내용은 금속이란 무엇인가에 대한 가이드를 참조하세요.

3. 플라스틱

재료 분사에 사용되는 플라스틱은 자외선에 노출되면 경화되는 광중합체입니다. 이 방법은 작은 포토폴리머 방울을 빌드 플랫폼에 올려 원하는 물체의 각 레이어를 만드는 것입니다. 이 공정은 복잡한 디테일과 완벽한 표면을 갖춘 물체를 만드는 극도의 정밀도와 능력으로 유명합니다. 프로토타입 제작, 소비재 품목, 치과 및 의료 모델은 다양한 응용 분야에 속합니다. 현재 이용 가능한 다양한 광중합체를 사용하면 단단한 것부터 유연한 것까지 광범위한 기계적 품질이 가능해 다양한 응용 분야의 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

자세한 내용은 플라스틱이란 무엇인가에 대한 전체 가이드를 참조하세요.

4. 복합

재료 분사의 복합 재료는 결합된 특성을 활용하기 위해 두 개 이상의 서로 다른 재료를 결합하여 생성됩니다. 일반적으로 이는 광중합체 매트릭스에 섬유나 입자를 삽입한 다음 층별로 분사 및 경화시키는 과정을 포함합니다. 그 결과 매트릭스 재료의 다양성과 디자인 자유도를 유지하면서 섬유의 강도와 강성의 이점을 누릴 수 있는 부품이 탄생했습니다. 이 기술은 자동차 및 항공우주 부문과 같이 향상된 기계적 특성을 가진 부품이 필요한 응용 분야에 특히 유용합니다.

자세한 내용은 복합 재료에 대한 전체 가이드를 참조하세요.

5. 왁스

재료 분사에서 왁스의 주요 목적은 주형 제작 및 매몰 주조를 위한 복잡한 패턴을 만드는 것입니다. 왁스처럼 녹고 굳은 재료를 분사해 부품의 층을 만드는 방식이다. 이러한 재료의 깔끔한 연소 특성은 잔류물 없는 성형에 이상적입니다. 정확성과 세부 사항에 대한 주의가 중요한 보석 및 치과 분야에서는 이 애플리케이션이 필수적입니다. 전통적인 왁스 조각 공정은 훨씬 더 오래 걸리고 비용도 더 많이 들지만, 재료 분사를 통해 복잡한 왁스 패턴을 빠르게 만들 수 있습니다.

6. 수지

수지, 특히 포토폴리머는 재료 분사의 초석입니다. 이러한 액체 재료는 빌드 플랫폼에 분사되고 UV 광선을 사용하여 경화되어 정확도가 높고 표면 마감이 매끄러운 고체 물체를 형성합니다. 수지는 투명성, 유연성, 고온 저항성을 비롯한 다양한 특성을 제공하므로 자동차, 소비재, 의료 등 산업의 프로토타입 제작부터 최종 사용 부품까지 다양한 응용 분야에 적합합니다.

자세한 내용은 3D 프린팅용 레진에 대한 전체 가이드를 참조하세요.

7. 실리콘

실리콘 재료는 내열성, 유연성 및 생체 적합성으로 인해 재료 분사에서 점점 더 보편화되고 있습니다. 견고한 엘라스토머 구성 요소를 만들기 위해 실리콘을 분사하는 것은 실리콘 프리폴리머의 액적을 증착하고 경화시키는 것을 수반합니다. 의료 산업은 실리콘이 촉감과 기계적 특성 측면에서 인간 조직과 유사하기 때문에 맞춤형 보철물과 장기 모델을 만드는 데 이 기술을 통해 큰 이점을 얻고 있습니다.

자세한 내용은 실리콘이란 무엇인가에 대한 전체 가이드를 참조하세요.

8. 바이오잉크

바이오잉크는 3D 프린팅 조직 및 장기용으로 설계된 특수 소재입니다. 이는 세포 성장과 분화를 지원하는 생체적합성 매트릭스(종종 하이드로겔)로 구성됩니다. 재료 분사에서는 바이오잉크가 분사되고 고형화되어 세포외 기질을 모방하는 지지체를 만들어 세포가 기능성 조직을 형성하는 데 도움이 되는 환경을 제공합니다. 이 기술은 재생 의학, 약물 테스트 및 질병 메커니즘 이해에 대한 가능성을 제시합니다. 문제는 인쇄 후 세포 생존과 기능을 보장하기 위해 재료 특성을 최적화하는 것입니다.

9. 포토폴리머

재료 분사는 자외선 하에서 빠르게 응고되기 때문에 포토폴리머를 사용합니다. 정확하고 복잡한 조각을 만들기 위해 이러한 액체 수지를 작은 물방울에 주입한 다음 층별로 경화합니다. 포토폴리머는 강성, 투명도, 색상 등 다양한 품질로 제조할 수 있기 때문에 적응성이 뛰어나며 최종 사용 부품 제조부터 프로토타입 제작까지 광범위한 응용 분야에 사용할 수 있습니다. 높은 해상도와 완벽한 표면 마감 덕분에 복잡한 부품, 소비재, 치과 응용 분야에 적합합니다.

10. 지원 자료

재료 분사의 서포트 재료는 돌출부와 복잡한 형상을 만드는 데 필수적입니다. 이는 종종 제작 재료와 동시에 분사되어 인쇄 과정에서 비계 역할을 합니다. 이러한 재료는 특정 용매에 용해하거나 수동으로 제거하여 인쇄 후 쉽게 제거되도록 설계되었습니다. 지지 재료를 사용할 수 있으면 재료 분사의 설계 가능성이 확장되어 복잡한 내부 구조와 움직이는 구성 요소가 있는 부품을 만들 수 있습니다.

이러한 각 재료는 테이블에 고유한 특성과 장점을 제공하여 광범위한 응용 분야의 특정 요구 사항을 충족하는 부품을 만들 수 있습니다. 재료 분사는 계속 발전하여 적층 제조에서 달성할 수 있는 한계를 넓혀가고 있습니다.