FDM(용융 적층 모델링)은 폴리머 필라멘트를 사용해 3D 파일의 단면을 '그리는' 3D 프린팅 기술입니다. 필라멘트를 부분적으로 녹여 서로 결합시킵니다. PolyJet도 3D 프린팅 기술이지만, 수정된 아크릴 레진으로 각 단면의 '이미지'를 잉크젯 방식으로 인쇄한 후 프린트 헤드에 부착된 UV 라이트로 완전히 경화시키는 방식입니다.
FDM과 PolyJet의 큰 차이점 중 하나는 사용 재료입니다. FDM은 일반 플라스틱 필라멘트를 사용하는 반면, PolyJet은 다양한 레진으로 해당 소재를 시뮬레이션합니다. 이로 인해 두 기술 간에 상당한 가격 차이가 발생합니다. FDM은 필라멘트 직경에 의해 해상도가 제한되지만, PolyJet은 잉크젯 해상도에 의해서만 제한되어 최소 피처 크기가 FDM보다 5~20배 작습니다. 이 글에서는 FDM과 PolyJet의 유사점과 차이점을 더 자세히 다루고 대안을 제시합니다.
FDM 기술은 1988년 스콧 크럼프(Scott Crump)에 의해 처음 개발되었습니다. 프린트 헤드에서 플라스틱 필라멘트를 녹여 겔 상태(융합할 만큼의 에너지는 있지만 흐를 정도는 아닌 상태)로 압출하는 방식입니다. 프린트 헤드가 X-Y 평면상에서 이동하며 이 겔을 연속적인 스트랜드로 압출합니다. 스트랜드끼리 융합되지만, 최고급 프린터라도 다공성을 완전히 없애거나 재료를 균질하게 만들 수는 없습니다.
FDM은 모델의 연속적인 2D 단면을 적층해 입체 3D 형상을 만듭니다. 노즐은 수평으로 이동하며 아래 층에 스트랜드를 촘촘히 쌓습니다. FDM이 PolyJet 대비 가진 두 가지 주요 장점은 재료비와 장비비입니다. FDM 소재는 일반적으로 kg당 PolyJet 레진 비용의 1/10 수준입니다. 장비 가격도 3~5배 저렴합니다.
자세한 내용은 FDM 프린팅 공정 기사를 참조하세요.
| 속성 | FDM | PolyJet |
|---|---|---|
| 재료 비용 | $10/kg ~ $50/kg | $200/kg ~ $500/kg |
| 최대 출력 해상도 | 50~500 미크론 | 16~45 미크론 |
| 장비 도입 비용 | $50 ~ $250,000 | $19,000 ~ $700,000 |
| 유지보수 용이성 | 예 | 아니오 |
| 미세 디테일 출력 가능 | 아니오 | 예 |
| 재료 낭비 적음 | 예 | 아니오 |
표. FDM vs PolyJet 비교
FDM은 3D 파일의 전반적 형상을 구현하는 단순한 공정입니다. 반면 PolyJet은 미세 디테일을 포함한 치수 정확한 3D 형상을 구현하는 더 정교한 기술입니다. FDM 기술은 단일 포인트 프린팅의 해상도 향상이 비현실적인 출력 시간 증가를 초래하므로 해상도 한계에 가까워지고 있습니다. PolyJet은 아직 해상도 한계에 도달하지 않았으며 지속적으로 발전 중입니다.
FDM은 일반 폴리머를 사용합니다. 다른 소재로 전환하려면 프린터 설정만 빠르게 변경하면 되며, 원자재 공급업체 측에서 특별한 처리가 필요하지 않습니다. 일반적으로 FDM 소재는 kg당 $10~$50입니다. 반면 PolyJet 소재는 복잡하고 특수한 레진입니다. 이 소재들은 강도, 유연성, 투명성 등 다양한 물성을 최적화할 수 있습니다. PolyJet 소재는 일반적으로 kg당 $200~$500입니다.
FDM은 견고하고 단순한 부품에 적합한 저비용 옵션입니다. 정밀 기계 평가용으로는 부적합하지만, 두껍고 단순한 부품의 프로토타입으로는 가치가 있습니다. PolyJet은 더 비싸지만 엔지니어링 및 외관 용도에 적합합니다: 툴링 전 설계 검증, 그립/오버몰드 검증, 굴곡 테스트, 조립 피처 검증 등. 후가공(샌딩, 도색)을 거치면 PolyJet 부품은 시험용 및 세일즈 샘플용으로 외관 및 기능 부품을 대체할 수 있습니다.
FDM의 빌드 볼륨 범위는 인상적입니다. 가장 큰 FDM 장비(Terabot)는 최대 1입방미터까지 출력 가능합니다. 가장 큰 PolyJet 장비는 1000 x 800mm 테이블에 빌드 높이 500mm입니다.
FDM 부품은 Z방향으로 눈에 보이는 층 계단 현상이 나타나며, 각 층 높이는 일반적으로 0.2~0.5mm입니다. 이로 인해 표면이 거칠고, 곡면에서 더욱 두드러집니다. PolyJet 부품도 Z 계단 현상이 보이지만 층 높이가 16~45미크론으로 FDM의 1/10 미만입니다. 샌딩, 폴리싱 같은 후가공으로 매우 매끄러운 표면(렌즈 수준 투명도까지) 구현이 가능합니다.
장비와 프린팅 소재 모두 FDM이 PolyJet보다 훨씬 저렴합니다. PolyJet 공정은 레진의 20~40%를 폐기합니다. FDM 부품은 많은 경쟁 공급업체에서 생산하므로 가격이 지속적으로 낮습니다. PolyJet 부품은 더 고가이므로, 최고 품질이나 최미세 디테일이 필요할 때만 합리적인 선택입니다.
다음 3D 프린팅 기술도 FDM과 비교됩니다:
다음 3D 프린팅 기술은 PolyJet과 비교됩니다:
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딘 맥클레멘츠(Dean McClements)
딘 맥클레멘츠는 기계공학 학사(우등) 졸업자로 제조 업계에서 20년 이상의 경력을 보유하고 있습니다. 캐터필러(Caterpillar), 오토데스크(Autodesk), 콜린스 에어로스페이스(Collins Aerospace), 하이스터-예일(Hyster-Yale) 등 유수 기업에서 엔지니어링 프로세스와 혁신에 대한 깊은 이해를 쌓았습니다.
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