Flex 3D 프린팅 필라멘트 설명:재료, 특성 및 전문가 가이드

Flex 3D 프린팅이란 무엇인가요?

Flex 3D 프린팅은 TPE로 만든 유연한 필라멘트를 사용하여 부품을 층별로 생성하는 3D 프린팅 프로세스를 설명하는 데 사용되는 용어입니다. 여러 가지 유형의 유연한 필라멘트를 3D 프린팅에 사용할 수 있으며 각 유형에는 고유한 장점과 단점이 있습니다. 가장 일반적으로 사용되는 유연한 3D 프린팅 필라멘트는 열가소성 폴리우레탄(TPU)입니다. 그러나 열가소성 코폴리에스테르(TPC), 열가소성 폴리아미드(TPA), "연성 폴리유산(PLA)"도 일반적입니다. 

SVOA Materials Science and Technology에서 발표한 연구 기사에 따르면 TPE 가공에는 열경화성 가황 고무보다 25-40% 적은 에너지가 필요합니다. 또한 일부 유연한 3D 프린팅 필라멘트는 여러 번 처리 및 재활용될 수 있어 폐기물과 오염을 줄이고 석유 자원을 보존하는 데 도움이 됩니다. Flex 3D 프린팅은 고객이 보다 전문적이고 맞춤형 제품을 요구함에 따라 탄성 부품을 위한 건전한 대체 생산 방법으로 부상했습니다. 자세한 내용은 3D 프린팅 가이드를 참조하세요.

플렉스 필라멘트의 구성은 무엇인가요?

Flex 3D 프린팅 필라멘트는 TPE로 만들어지므로 열가소성 수지의 가공 특성을 유지하면서 가교 고무와 유사한 탄성 특성을 갖습니다. 오일이 정제될 때 나오는 다양한 플라스틱 소재로 인해 다양한 유연한 필라멘트가 가능해졌습니다. 정제 과정에서 나프타는 중합 반응기에서 촉매 및 기타 화학 물질과 결합되어 원하는 플라스틱을 만듭니다. 이 공정을 통해 TPU, TPC, TPA 및 연질 PLA(중합 중에 사용되는 화학 물질에 따라 다름)와 같은 TPE로 구성된 플라스틱 펠렛이 생성됩니다. 그런 다음 이러한 TPE 펠릿을 녹이고 압출하여 FDM 3D 프린팅에 사용할 수 있는 유연한 필라멘트를 만듭니다.

플렉스 필라멘트의 특성은 무엇인가요?

플렉스 필라멘트의 특성은 특정 재료에 따라 다릅니다. TPU와 같은 일부 필라멘트는 TPC와 같은 다른 필라멘트보다 탄력성이 뛰어납니다. TPU, TPC, TPA 및 소프트 PLA와 같은 플렉스 필라멘트의 일반적인 특성은 아래 목록에 설명되어 있습니다.

1. 열가소성 필라멘트에 비해 부드럽고 유연합니다.
2. PLA, ABS 등 열가소성 필라멘트에 비해 탄성이 뛰어납니다.
3. 뛰어난 마모, 충격, 화학적, 전기적 저항
4. 열 및 환경 안정성이 우수합니다.

플렉스 필라멘트 특성 비교

플렉스 필라멘트와 기존 ABS 필라멘트 간의 특성을 직접 비교한 내용은 아래 표 1에 나와 있습니다.

표 1:TPU, TPA, ABS 비교

속성 TPU(플렉스 필라멘트) TPA(플렉스 필라멘트) ABS(기존 필라멘트)

재산

힘

TPU(플렉스 필라멘트)

좋아요

TPA(플렉스 필라멘트)

좋아요

ABS(기존 필라멘트)

최고

재산

내구성

TPU(플렉스 필라멘트)

높음

TPA(플렉스 필라멘트)

높음

ABS(기존 필라멘트)

높음

재산

유연성

TPU(플렉스 필라멘트)

높음

TPA(플렉스 필라멘트)

높음

ABS(기존 필라멘트)

최소

재산

생분해성

TPU(플렉스 필라멘트)

예

TPA(플렉스 필라멘트)

예

ABS(기존 필라멘트)

아니요

재산

재활용 가능

TPU(플렉스 필라멘트)

예

TPA(플렉스 필라멘트)

아니요

ABS(기존 필라멘트)

예

재산

흡습성

TPU(플렉스 필라멘트)

예

TPA(플렉스 필라멘트)

예

ABS(기존 필라멘트)

예

Flex를 사용한 3D 프린팅의 한계는 무엇입니까?

많은 장점에도 불구하고 플렉스 필라멘트를 사용한 3D 프린팅의 가장 큰 한계 중 하나는 부품을 프린팅하기 어려울 수 있다는 것입니다. 유연한 필라멘트는 인쇄 노즐을 막거나 막는 경향이 있습니다. 또한 인쇄 중 후퇴가 불충분하여 줄이 생기거나 때로는 치수가 잘못된 부품이 발생할 수 있습니다. 더욱이 이러한 필라멘트의 탄성 특성으로 인해 Bowden 압출기를 사용할 때 휘어지거나 미끄러질 수 있습니다. ABS나 PLA와 같은 기존 필라멘트에 비해 플렉스 3D 프린팅 필라멘트를 사용하는 프린트는 디자인 단계에서 더 많은 미세 조정과 최적화가 필요합니다.

3D 프린팅에 Flex가 사용되는 이유

3D 프린터는 다른 TPE 제조 방법보다 훨씬 빠르게 부품을 만들 수 있기 때문에 유연한 필라멘트가 일반적입니다. 전통적으로 TPE 기반 부품은 사출 성형과 압출을 통해 만들어졌습니다. 이러한 프로세스는 대량의 부품을 빠르게 연속적으로 생산할 수 있지만 도구 비용이 많이 들고 종종 수개월의 리드 타임이 필요합니다. 3D 프린터는 적은 비용으로 유연한 프로토타입을 신속하게 제작할 수 있습니다. 이 기능을 통해 기존 제조 방법보다 훨씬 빠르게 완벽한 맞춤형 부품을 만들 수 있습니다.

3D 프린팅에 Flex를 사용하는 방법

플렉스 3D 프린팅 필라멘트를 사용하는 것은 탄성 부품을 빠르게 제작할 수 있는 좋은 방법입니다. 그러나 이러한 필라멘트의 유연한 특성으로 인해 사용자는 프린터 구성 설정에 세심한 주의를 기울여야 합니다. 유연한 필라멘트를 사용하는 특정 인쇄 작업에 대한 최적의 설정은 TPE 소재와 부품 적용에 따라 다릅니다. 다음은 TPE 필라멘트 프린팅을 위한 몇 가지 일반적인 전제조건입니다:

1. 재료 제조업체의 권장 사항에 따라 침대 온도를 설정하세요.
2. 침대 접착에는 글루건, 페인터 테이프 또는 헤어스프레이를 사용하세요.
3. 보우덴 압출기 대신 직접 구동 압출기를 사용하세요.
4. 인쇄 중에는 냉각팬을 사용하세요.

위에 나열된 항목은 플렉스 필라멘트를 사용한 프린팅에 대한 일반적인 원칙 세트이지만 각 재료는 약간 다릅니다. 일부 프로젝트에서는 표준 권장 사항에서 벗어나도록 요구할 수 있습니다. 

Flex 3D 프린팅을 위한 최상의 구성 설정은 무엇입니까?

일반적으로 사용자는 부품이 적절한 치수로 나오는지 확인하기 위해 프린트 속도와 후퇴 설정을 압출기 및 베드 온도와 균형을 맞춰야 합니다. 아래 표 2에는 다양한 TPE 소재에 대한 권장 프린터 설정이 나와 있습니다.

표 2:Flex Filament 3D 프린터 설정

프린터 설정 TPU TPC TPA 소프트 PLA

프린터 설정

압출기 온도

TPU

210-230℃

TPC

220-260℃

TPA

220-230℃

소프트 PLA

220-235℃

프린터 설정

침대 온도

TPU

주변온도 -60℃

TPC

60~110℃

TPA

30~60℃

소프트 PLA

100℃

프린터 설정

인쇄 속도

TPU

5~30mm/초

TPC

5~30mm/초

TPA

5~30mm/초

소프트 PLA

10-30mm/초

작업의 첫 번째 레이어를 인쇄하는 것은 인쇄에서 가장 중요한 지점인 경우가 많습니다. 유연한 필라멘트로 프린팅하는 경우 Kapton 테이프, 페인터 테이프, Magigoo, DimaFix 또는 기타 접착제를 사용하여 프린팅 시작부터 베드 접착력이 양호하도록 하십시오. 첫 번째 레이어가 완성되면 사용자는 후퇴 설정을 미세 조정하여 압출기의 뜨거운 끝에서 흘러내리는 것을 방지할 수 있습니다. 최적의 후퇴 설정을 찾으려면 사용자는 먼저 후퇴를 비활성화하여 이상적인 속도를 찾은 다음 후퇴 거리를 점진적으로 늘려 이상적인 설정을 찾아야 합니다. 재료가 노즐을 쉽게 막을 수 있으므로 너무 빠르게 인쇄하지 않도록 주의하세요.

최고의 Flex 3D 프린트 속도는 얼마입니까?

유연한 필라멘트는 압출기에 공급될 때 구부러지거나 걸리거나 휘어지기 쉽기 때문에 인쇄 속도가 느려질 수 있습니다. 이러한 문제로 인해 인쇄 작업이 불필요하게 지연될 수 있으며 부품의 치수 정확성과 품질이 손상될 수 있습니다. 속도와 품질 사이의 최선의 절충안은 일반적으로 30-40mm/s입니다. 그러나 최적의 인쇄 속도는 사용되는 필라멘트에 따라 달라집니다. 초기 속도 설정 위치에 대한 일반적인 아이디어는 필라멘트 제조업체의 지침을 참조하세요.

플렉스 필라멘트의 녹는점은 무엇인가요?

녹는 온도는 재료에 따라 다릅니다. 그러나 일반적으로 플렉스 필라멘트의 녹는점은 210~260°C입니다. 플렉스 필라멘트를 너무 많이 가열하면 인쇄 중에 줄이 늘어져 노즐 밖으로 흘러나올 수 있습니다. 이 스트링으로 인해 사양을 벗어나고 품질이 떨어지는 부품이 발생합니다. 

Flex로 인쇄할 때 가열식 인쇄베드가 필요한가요?

예, 일반적으로 히팅 베드가 필요하지만 온도는 재료와 특정 부품에 따라 다릅니다. TPC, TPA 및 소프트 PLA와 같은 일부 플렉스 3D 프린팅 필라멘트에는 가열 베드가 필요한 반면 TPU는 가열 베드 유무에 관계없이 프린팅될 수 있습니다. 

3D 프린팅 Flex에 적합한 벽 두께는 얼마입니까?

유연한 필라멘트는 일반적으로 일반 플라스틱보다 두꺼운 부품 벽이 필요합니다. 예를 들어, TPU로 만들어진 부품 벽의 두께는 일반적으로 최소 2.0mm 이상이어야 합니다. 유연한 3D 프린팅 필라멘트를 사용할 계획이라면 부품에 두꺼운 벽을 디자인하세요.

3D 프린팅 플렉스에 적합한 벽 밀도는 얼마입니까?

3D 프린팅 부품의 벽은 외피와 충전재라는 두 가지 주요 부분으로 구성됩니다. 쉘은 부품의 견고한 외부 벽인 반면 충전재는 외부 표면 사이에 있는 것으로 구성됩니다. 충전재는 종종 무게와 재료 사용에 대한 구조적 강도의 균형을 맞추기 위해 격자로 구성됩니다. 채우기 밀도는 0%(빈 공간)만큼 낮거나 100%(단단함)까지 높을 수 있습니다. 플렉스 필라멘트는 이러한 밀도에서 작동할 수 있지만 충전 밀도가 높을수록 부품의 전반적인 유연성이 감소합니다.

Flex 3D 프린팅에 대해 자주 묻는 질문

플렉스 필라멘트는 생분해 되나요?

예, 아니오. TPU 및 소프트 PLA와 같은 일부 플렉스 필라멘트는 생분해성이고 몇 년 안에 분해됩니다. TPC 및 TPA와 같은 다른 것들은 분해되지 않으며 분해되는 데 수세기가 걸릴 수 있습니다.

플렉스 필라멘트는 재활용이 가능한가요?

예, 아니오. TPU 및 소프트 PLA와 같은 일부 유연한 필라멘트는 재활용이 가능하며 여러 번 재사용할 수 있습니다. TPC 및 TPA와 같은 다른 것들은 3D 프린터로 한 번만 처리할 수 있습니다. 

플렉스 필라멘트는 흡습성이 있나요?

예, 플렉스 필라멘트는 흡습성이 있습니다. 모든 TPE는 흡습성이 높으며 수분을 너무 많이 흡수하면 가열되면서 터지고 지글지글 소리가 납니다. 따라서 유연한 필라멘트는 사용 전 올바르게 보관하거나 건조시켜야 합니다.

3D 프린팅에서 Flex와 PLA의 차이점은 무엇인가요?

유연한 필라멘트는 높은 탄성과 우수한 기계적, 열적, 전기적, 환경적 특성을 지닌 TPE로 구성됩니다. PLA는 사탕수수, 옥수수와 같은 천연 자원에서 추출한 견고한 고강도 플라스틱입니다. PLA 폴리머와 TPE 구성요소를 결합하면 PLA를 유연한 "소프트 PLA"로 만들 수 있습니다. 

3D 프린팅에서 Flex와 ABS의 차이점은 무엇입니까?

Flex 3D 프린팅 필라멘트는 매우 유연하고 놀라운 기계적, 열적, 전기적, 환경적 특성을 지닌 TPE로 만들어졌습니다. ABS는 우수한 기계적 특성을 지닌 석유 기반 플라스틱으로 PLA보다 약간 더 유연하고 연성이 있으며 시중에서 가장 저렴한 필라멘트 중 하나입니다. 

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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