디지털 광처리(DLP) 3D 프린팅:작동 방식 및 중요한 이유

디지털 라이트 프로세스 3D 프린팅은 어떻게 작동하나요?

디지털 조명 프로세스는 일반적으로 빌드 플랫폼을 액체 포토폴리머로 채워진 투명 수지 탱크로 낮추는 방식으로 작동합니다. 그런 다음 고해상도 프로젝터가 부품 레이어의 단면과 동일한 모양으로 빌드 플랫폼에 UV 광선을 비춥니다. 단면 투영은 필요한 곳에만 빛을 비추는 DMD라고 불리는 미세한 거울 배열로 생성됩니다. 배열의 밀도에 따라 인쇄 해상도가 결정됩니다. 이 스타일의 DLP 프린터는 개체를 거꾸로 만듭니다.

부품이 올바른 방향으로 제작되는 드문 경우에는 얇은 수지 층이 제작 플랫폼에 번집니다. 그런 다음 DMD는 빛을 위에서 아래로 유도하여 첫 번째 레이어를 형성할 수 있습니다. 

경화되는 유일한 포토폴리머는 조명을 받고 고체 표면(빌드 플랫폼 또는 이전 레이어)과 물리적으로 접촉하는 포토폴리머입니다. 대부분의 거꾸로 된 DLP 프린터는 각 레이어 뒤에 저장소 바닥에 필링 작업을 실행하여 탱크 바닥에서 경화된 수지를 제거합니다. 한 레이어가 완성되면 빌드 플랫폼은 한 레이어의 두께만큼 위로 올라가며, 부품이 완성될 때까지 이 과정이 반복됩니다. 오른쪽이 위로 향하는 DLP 프린터의 경우 한 레이어가 완성된 후 빌드 플랫폼이 한 레이어 아래로 이동하고 다른 레진 레이어가 이전 레이어 상단에 번집니다.

완성된 DLP 부품은 수천 개의 작은 입방체로 효과적으로 구성됩니다. 큐브의 단면은 투영된 거울 크기와 같고 큐브 높이는 레이어 높이와 같습니다. 이러한 각 입방체적을 복셀이라고 합니다.

표 1:DLP의 장점과 단점

장점 단점

장점

고속: DLP 3D 프린팅은 한 번에 전체 레이어를 인쇄하기 때문에 가장 빠른 3D 프린팅 기술 중 하나입니다. 일부 SLA 유형 프린터는 비슷한 속도로 인쇄할 수 있지만 DLP는 FDM과 같은 다른 기술의 속도를 훨씬 능가합니다.

단점

비싼 원자재: 포토폴리머 수지는 특수 소재이므로 플라스틱 필라멘트와 같은 다른 인쇄 소재보다 가격이 훨씬 비쌉니다.

장점

높은 세부정보: DLP 프린터는 매우 높은 수준의 세부 묘사로 부품을 만들 수 있습니다. 디지털 미러 장치의 해상도가 높을수록 해당 부분이 더 세밀해집니다

단점

깨지기 쉬운 부품: 경질 광중합체 수지는 일반적으로 기계적 특성이 좋지 않습니다. 주요 문제 중 하나는 DLP 부품이 매우 부서지기 쉽고 ABS나 나일론과 같은 다른 일반적인 재료보다 쉽게 ​​깨질 수 있다는 것입니다. 탄력성이 더 뛰어난 탄성 DLP 수지는 단단한 것보다 가격이 더 비쌉니다.

장점

고무 같은 인쇄물: DLP는 쇼어 A 경도가 약 90인 탄성 재료로 프린팅할 수 있습니다. 이는 기능성 고무와 같은 부품을 매우 세밀하고 복잡한 내부 격자 구조로 프린팅할 수 있음을 의미합니다. 

단점

복잡한 후처리: DLP 부품은 프린터에서 바로 사용할 수 없습니다. 완전한 강도를 얻으려면 먼저 용제를 사용하여 과도한 수지를 제거한 다음 UV 광선으로 후경화해야 합니다.

DLP 인쇄재료란 무엇인가요?

포토폴리머 재료만 DLP 프린터에서 작동합니다. 광중합체는 단량체, 올리고머, 광개시제로 구성됩니다. UV 광선에 노출되면 광개시제는 중합 과정을 시작하는 반응성 자유 라디칼로 분해됩니다. 그런 다음 새로운 폴리머 사슬은 서로 교차 연결되어 궁극적으로 경화되어 부품을 형성할 수 있습니다. 대부분의 포토폴리머는 다른 일반적인 엔지니어링 열가소성 수지와 유사한 특성을 나타내도록 설계되었습니다. 그러나 이러한 모든 기계적 특성을 한 번에 복제할 수 있는 경우는 거의 없습니다. 사용자는 가장 중요한 속성을 선택해야 합니다. 아래에는 DLP 자료의 몇 가지 일반적인 카테고리가 나열되어 있습니다.

1. 폴리카보네이트 유사: 반투명하거나 투명한 외관으로 강도와 내열성이 뛰어납니다.
2. ABS 유사: 뛰어난 인성과 강성, 그리고 최소한의 수축
3. 폴리프로필렌 유사: 내구성이 뛰어난 충격 방지 소재. 스냅 조인트 및 리빙 힌지에 사용할 수 있습니다. 
4. 사진용 엘라스토머: 파단 신율이 높고 충격 저항성이 뛰어납니다.
5. 채워짐: 이러한 수지는 액체에 부유하는 세라믹 또는 유리 입자를 포함합니다. 이 제품은 우수한 크리프 저항성과 높은 열변형 온도를 나타냅니다. 

DLP 3D 프린터의 주요 부품은 무엇인가요?

DLP 프린터에는 움직이는 부품이 거의 없습니다. 틀림없이 가장 중요한 구성 요소는 프로젝터와 디지털 마이크로미러 장치입니다. 아래 목록은 DLP 3D 프린터를 구성하는 모든 기본 부품입니다. 

1. 디지털 조명 프로젝터 스크린

디지털 라이트 프로젝터는 광중합 공정의 광원입니다. 이 광원은 스크린이나 전구일 수 있습니다. 광원은 UV 광을 방출해야 합니다. 이 파장은 광중합체를 중합하는 디지털 광 공정을 시작하기에 충분히 에너지가 있기 때문입니다. 

2. DMD(디지털 마이크로미러 장치)

디지털 마이크로미러 장치는 본질적으로 수십만 개의 미세한 거울이 있는 칩입니다. 거울 전체에 전위차를 가하면 거울을 회전시킬 수 있습니다. 따라서 빛은 방열판이나 빌드 플레이트에 초점을 맞추는 렌즈로 향하게 됩니다. 렌즈를 통과하는 것은 그것이 닿는 수지를 중합시킵니다. 각 거울은 너비가 10미크론만큼 작을 수 있습니다.

3. Vat(수지탱크)

레진 탱크에는 액체 포토폴리머가 들어있습니다. 레진 탱크 바닥은 자외선이 통과할 수 있도록 투명합니다. DLP 수지 탱크는 일반적으로 SLA 프린터 탱크에 비해 상당히 얕습니다. 레진 탱크를 사용하는 대신 SLS 3D 프린팅과 마찬가지로 빌드 플레이트에 레진을 한 번에 한 층씩 바르는 프로세스가 있습니다. 

4. 빌드 플레이트

베드 플레이트 또는 빌드 플레이트는 디지털 조명 프로세스 중에 인쇄물이 부착되는 표면입니다. 대부분의 DLP 프린터에서는 인쇄 베드가 거꾸로 되어 있으며 부품이 인쇄될 때 한 번에 한 레이어씩 위쪽으로 천천히 이동합니다.

5. 빌드 플레이트용 엘리베이터

빌드 플레이트는 선형 액추에이터를 통해 z축을 따라 위로 이동합니다. 이러한 목적을 위한 가장 일반적인 유형의 선형 액추에이터는 볼 스크류입니다. 기존 나사산 대신 볼 스크류에는 소형 금속 볼 베어링용 채널이 있습니다. 이러한 금속 볼은 부드럽고 낮은 마찰 동작을 생성하기 위해 볼 너트에 내장되어 있습니다. 스테퍼 모터에 의해 샤프트가 회전하면 볼 너트가 위 또는 아래로 움직입니다. 볼스크류는 부드럽고 정밀한 움직임을 제공합니다. 

최고의 DLP 3D 프린팅 레진은 무엇인가요?

최고의 3D 프린팅 레진은 응용 분야에 따라 다릅니다. 그러나 폴리프로필렌 같은 수지는 일반적으로 가장 광범위한 용도를 제공합니다. 이러한 재료는 스냅핏 기능과 리빙 힌지가 있는 부품을 만드는 데에도 사용할 수 있습니다. 

DLP 3D 프린팅은 의료 산업에서 어떻게 사용되나요?

DLP 3D 프린팅은 의료 산업, 특히 치과 분야에서 광범위하게 사용됩니다. 정확한 치과 모델, 해부학적 모델, 수술 보조 기구, 맞춤형 보철물 모두 이 프린팅 기술에 매우 적합합니다.

DLP 3D 프린팅은 보석 산업에서 어떻게 사용되나요?

DLP 프린터는 성형 목적으로 보석 패턴을 만드는 데 사용됩니다. DLP 프린터는 탁월한 품질과 해상도로 부품을 생산할 수 있어 복잡한 보석 조각에 이상적입니다. 주얼리는 CAD 소프트웨어로 디자인되고 DLP 프린터로 3D 프린팅됩니다. 그런 다음 부품을 사용하여 석고 또는 실리콘 몰드를 만듭니다. 일부 주형 제작 수지는 용광로에서 완전히 분해되어 잔류물이 남지 않습니다. 그런 다음 금형에 용융된 금속이 채워져 3D 프린팅 부품의 모양을 갖게 됩니다. 이를 통해 보석상은 복잡한 디자인을 상대적으로 쉽게 만들 수 있고 수동 기술에 비해 훨씬 적은 양의 금속을 사용할 수 있습니다. 

미드솔 제조에 DLP 3D 프린팅이 어떻게 사용되나요?

고무 같은 소재는 복잡한 내부 격자 구조를 갖춘 신발 중창 모양으로 DLP 3D 프린팅될 수 있습니다. 이러한 구조는 기존 미드솔 소재처럼 유연성을 유지하지만 전체 질량을 제한합니다. DLP는 탄성 재료를 사용하여 복잡한 중공 구조를 매우 정확하게 인쇄할 수 있기 때문에 이에 매우 적합합니다.

DLP 3D 프린팅에 관해 자주 묻는 질문

DLP는 다른 3D 프린팅 방법보다 어떻게 비용이 저렴합니까?

DLP는 가장 저렴한 3D 프린팅 방법은 아니지만 순전히 정밀도 덕분에 많은 것보다 더 경제적일 수 있습니다. DLP를 사용하면 많은 재료를 사용하지 않고도 두꺼운 구조의 강도를 모방하는 복잡한 격자 구조를 인쇄할 수 있습니다. 동일한 유형의 레진을 사용하는 SLA 프린터보다 인쇄물에 필요한 원자재도 적습니다. 또한 DLP 프린터는 매우 빠르게 작동하므로 생산 속도를 높이고 전체 생산 비용을 줄일 수 있습니다.

DLP 프린터는 거대하고 세밀한 작품을 제작할 수 있나요?

아니요, DLP는 대규모 세부 부품을 만드는 데 적합하지 않습니다. 빛 투사에 내재된 해상도 제한으로 인해 DLP는 매우 큰 부품에 맞게 확장할 수 없는 소규모 기술입니다. 이것이 의료, 보석 및 기타 소규모 산업에서 주로 사용되는 이유입니다. 대규모 부품은 SLS(선택적 레이저 소결)와 같은 기술에 맡기는 것이 좋습니다. DLP 프린터는 상대적으로 인쇄량이 적고 레진 탱크에 안전하게 보관할 수 있는 레진의 양에 따라 더욱 제한됩니다.

DLP와 SLA의 차이점은 무엇인가요?

DLP와 SLA의 주요 차이점은 광중합 방법입니다. SLA 기계는 UV 레이저로 부품의 단면을 추적합니다. DLP는 전체 단면 이미지를 투영하여 전체 레이어를 한 번에 중합합니다. 따라서 DLP는 레이저가 전체 레이어 형태를 통과할 때까지 기다릴 필요가 없기 때문에 일반적으로 SLA보다 빠릅니다.

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딘 맥클레먼츠

Dean McClements는 기계공학 학사 우등 졸업생으로 제조 업계에서 20년 이상의 경력을 보유하고 있습니다. 그의 전문적인 경력에는 Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace 및 Hyster-Yale과 같은 선두 기업에서 중요한 역할이 포함되며, 그곳에서 그는 엔지니어링 프로세스 및 혁신에 대한 깊은 이해를 발전시켰습니다.

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