FDM/FFF(Filament Deposition Modeling/Fused Filament Fabrication) 프린터는 필라멘트라고 알려진 플라스틱 공급원료 가닥을 사용하여 다양한 부품을 제작합니다. 플라스틱을 녹이고 압출하여 3D 모델을 제작합니다. 강도와 내구성이 뛰어난 것으로 알려진 여러 유형의 3D 프린터 필라멘트가 있습니다. 그러나 가장 강한 것에 대한 정의는 인쇄된 부품의 특정 응용 프로그램 및 요구 사항에 따라 달라집니다.
3D 프린터 필라멘트의 인장 거동에 적용할 수 있는 '강도'에 대한 두 가지 기본 해석이 있습니다. 이는 완성된 부품의 최종 인장 하중에 따라 달라집니다.
어떤 경우에는 부품이 필라멘트와 정렬되는 방향으로 로드됩니다. 이 경우 원시 필라멘트의 높은 인장 강도는 완성된 품목에서도 좋은 인장 강도로 해석됩니다.
다른 경우는 부품이 인쇄물 레이어에 수직으로 로드될 때 발생합니다. 이때 '가장 강한 3D 필라멘트'는 고유의 필라멘트 강도가 아닌 인접한 접착 필라멘트 간의 접착 강도를 나타내는 표현이 됩니다. 후자의 상황은 강도 문제를 '어느 필라멘트가 가장 안전하게 접착되는지'로 보는 정의로 이어집니다.
높은 탄력성, 유연성 및 내마모성 모델을 구축하려는 경우 이러한 필라멘트 특성(다른 특성과 함께)은 모두 중요합니다. 인장 강도, 굽힘 강도, 마모 경도, 충격 강도 등을 목표로 최종 제작 시 요구 사항의 균형을 맞춰야 합니다. 각 필라멘트 유형은 모델에 다양한 이점을 제공할 수 있지만 모든 상황에 적합한 것은 없습니다. 또한 프린터는 가능한 모든 제작 재료를 수용할 수 없으며 일부 필라멘트는 다른 필라멘트보다 설계 제약이 더 크다는 점을 기억하십시오. 어떤 유형을 선택하든 최종 제품의 특성은 디자인의 품질과 제조를 위한 설계(DFM) 원칙에 대한 생각에 크게 좌우됩니다.
이 기사에서는 특성의 균형을 갖춘 것으로 간주되는 여러 3D 프린트 필라멘트를 검토하고 이를 설계할 때 염두에 두어야 할 몇 가지 개념을 검토합니다.
FDM/FFF 필라멘트는 내마모성, 인장 강도 및 굴곡 인성과 같은 특정 특성을 향상시키는 훨씬 더 광범위한 첨가제와 함께 다양한 재료로 제공됩니다. 다음은 3D 프린팅 모델에서 최고의 강도, 인성 및 내구성을 제공하는 것으로 널리 알려진 필라멘트 기본 소재입니다.
폴리카보네이트(PC) 필라멘트는 고강도, 인성 및 내열성을 갖춘 모델을 생산합니다. 필라멘트의 축 방향을 따라 인장 강도는 66 MPa입니다. 장점은 다음과 같습니다:고강도, 온도 내성 및 광학 선명도. 반면, PC는 인쇄하기 어렵고 습기를 잘 흡수하는 경향이 있습니다. PC의 가격은 직경 1.75mm 기준 kg당 $70-200입니다. 자세한 내용은 폴리카보네이트란 무엇입니까?
가이드를 참조하세요.나일론 필라멘트로 제작된 모델은 강도와 내마모성이 뛰어난 것으로 알려져 있습니다. 재료의 인장 강도는 등급에 따라 50-90MPa입니다. 나일론은 단단하고 저렴한 소재입니다. 그러나 고품질 모델을 프린팅하는 것은 어려울 수 있으며 수분 함량이 너무 낮아지면 재료가 심각하게 약해집니다. 나일론은 직경 1.75mm로 kg당 $40-100에 구입할 수 있습니다. 자세한 내용은 나일론 3D 프린팅 필라멘트에 대한 모든 정보 가이드를 참조하세요.
열가소성 폴리우레탄(TPU)은 상당한 충격과 마모를 견딜 수 있는 탄력성과 탄성이 뛰어난 제품을 만듭니다. 고유한 탄력성 덕분에 이 소재는 여러 면에서 '강한' 소재입니다. TPU의 인장강도는 50MPa입니다. 문제는 프린터 노즐이 쉽게 막힐 수 있어 천천히 인쇄해야 한다는 것입니다. TPU는 직경 1.75mm에서 kg당 30~60달러입니다. 자세한 내용은 ETPU(열가소성 폴리우레탄 엔지니어링) 가이드를 참조하세요.
3D 프린트 필라멘트의 인장 강도는 필라멘트가 파손되거나 영구적(비탄성 및 복구 불가능) 스트레칭을 겪기 전에 필라멘트가 견딜 수 있는 최대 인장 하중을 나타냅니다. FDM/FFF 인쇄에 사용되는 것과 같은 열가소성 폴리머에는 탄성 신장 하중 제한이 있습니다. 하중이 필라멘트의 탄성 한계보다 낮으면 해당 하중이 제거되면 원래 크기로 돌아갑니다. 탄성하중 응력을 초과하면 영구 변형이나 파손이 발생합니다.
3D 프린트 필라멘트의 충격 탄력성은 갑작스러운 충격이나 충격 부하에 대한 필라멘트의 반응을 측정한 것입니다. 강한 재료는 충격 에너지를 흡수하고 부서지지 않고 변형되어야 합니다. 예를 들어 기계 부품, 장난감, 보호 장비에 사용되는 재료의 중요한 특성입니다.
3D 프린팅 제품의 충격 탄력성은 독립형 필라멘트에 의해서만 결정되는 것이 아니라는 점에 유의해야 합니다. 충격에 따른 제작 방향, '내부' 격자 채우기 구성/밀도, 필라멘트 레이어 융합과 같은 요소도 성능에 영향을 미칩니다. 대부분의 경우 이러한 요소는 원시 필라멘트의 충격 특성보다 전체적으로 더 중요합니다.
프린터 필라멘트에는 디자인 프로세스에 중요할 수 있는 다른 강도 관련 속성이 있습니다. 이 분석에서 고려해야 할 강도 유지 특성도 있습니다. 이는 필라멘트의 속성일 수 있지만 모델의 속성으로 보는 것이 더 유용합니다. , 필라멘트 유형을 사용하여 제작됨 . 이러한 강도 지표는 다음과 같습니다:
위 매개변수 중 일부는 필라멘트 재료의 기본 특성과 긴밀하게 일치하는 반면 다른 매개변수는 인쇄된 항목의 디자인 및 구성에 크게 의존합니다.
3D 프린터 필라멘트는 프린터 압출기를 통해 공급되고 인쇄된 모델을 만들기 위해 녹는 폴리머 공급원료입니다. 이 공급원료는 다양한 폴리머 중 하나일 수 있으며 폴리머 특성을 수정하는 다른 첨가제를 포함할 수 있습니다. 필라멘트 공급원료는 가이드를 통해 고정 위치에서 압출기에 재료를 공급하는 즉시 설치 가능한 롤에 전달됩니다. 필라멘트는 릴에서 당겨서 필요한 경우 압출기의 가열된 노즐을 통해 밀어내는 기어 또는 핀치 휠의 피더 메커니즘으로 고정됩니다.
고성능 폴리머는 다양한 재료 특성으로 인해 보행자용 재료와 차별화됩니다. 고성능 소재는 일반적으로 다음 특성 중 하나 이상에서 우수합니다.
FDM/FFF용 복합 필라멘트는 기본 필라멘트 폴리머 내에 첨가제를 포함하는 3D 프린팅 필라멘트입니다. 목재 섬유, 금속 분말, 탄소 또는 Kevlar® 섬유 및 기타 여러 재료와 같은 첨가제는 기본 및 고성능 인쇄 폴리머의 특정 특성을 향상시키는 데 사용됩니다. 복합재는 순수 폴리머에 비해 특성이나 기능성을 향상시키기 위한 것입니다.
단면이 둥글고 표면이 매끄러운 목재 섬유는 인쇄된 부품의 강도, 강성 및 밀도를 향상시킵니다. Kevlar®, 탄소 섬유 또는 그래핀 함유 필라멘트는 강도, 인성 및 강성이 우수한 경향이 있습니다. 충분히 큰 비율로 그래핀을 사용하면 재료를 전기 전도성으로 만들 수도 있습니다. 청동, 구리, 스테인리스강 분말이 포함된 필라멘트는 강도가 향상되지 않지만 금속과 같은 외관을 만들 수 있습니다. 복합 필라멘트를 사용하면 3D 프린팅된 부품의 하나 이상의 속성을 수정할 수 있지만 이러한 재료를 간단한 기계에서 사용하기 어렵게 만드는 프린팅 문제가 있습니다.
가장 강한 3D 프린터 필라멘트는 예상 로딩 유형, 로딩 강도, 디자인 제작 방향, 3D 프린팅 부품의 충전 밀도 등의 세부 사항에 따라 달라집니다. 그러나 다음은 현재 사용 가능한 가장 강한 3D 프린터 필라멘트입니다:
이러한 필라멘트에는 특수한 프린터 설정이 필요한 경우가 많으며 단순한 FDM/FFF 프린터와 호환되지 않을 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 프린트하기가 상당히 어려울 수 있으므로 시간 제약 속에서 기능적 모델을 구축하기 전에 이러한 고성능 재료를 사용해 연습하는 것이 중요합니다.
3D 프린팅
작가 메모:몇 주 전에 우리는 작업 중인 3DR Iris+ 드론 업그레이드 프로젝트를 소개했습니다. 이번 주에는 고강도 3D 인쇄 교체 부품으로 업그레이드할 수 있도록 전기 시스템에 적용해야 했던 몇 가지 수정 사항에 대해 알아보겠습니다. 3D 인쇄 탄소 섬유 드론이 현실이 되는 과정을 따라해보세요! 이 3D 인쇄 탄소 섬유 드론 빌드 로그에 오신 것을 환영합니다! 이번 주에는 3DR Iris+가 Mark Two 복합 3D 프린터에서 수행된 3D 인쇄 업그레이드, 특히 드론에 전원을 공급하는 4개의 브러시리스 모터를 수용할 수
Victrex, Tri-Mack 및 Safran Cabin이 개발한 항공기 보관함 브래킷은 PEEK 수지로 오버몰딩된 2개의 탄소 섬유/PAEK 인서트를 통합합니다. 그 결과 50%의 질량 감소, 20%의 비용 절감 및 구매 대 비행 비율의 상당한 개선이 이루어졌습니다. 출처 | 빅트렉스 금속성 항공 구조를 열경화성으로 변환하는 경우 합성물, 날개, 동체 및 꼬리 구조와 같은 낮은 행잉 과일의 대부분이 선택되었습니다. 차세대 항공기에서 열가소성 복합재료는 대형 구조물에서도 중요한 역할을 할 것입니다. 그러나 오늘 전환 기회가 있습
