3D 프린팅 표면 마감 마스터하기:우수한 부품 품질을 위한 필수 기술

먼저 3D 프린팅 표면 마감의 개념을 소개하는 것부터 시작하겠습니다. 간단히 말해서, 이는 프린팅 후 부품 표면이 얼마나 거친지를 정성적으로 측정한 것입니다. 매우 매끄러운 표면은 '좋은' 것으로 간주되는 반면, 거친 표면은 표면 마감이 '나쁜' 것으로 간주됩니다.

거의 모든 제품에 엄격한 표면 품질 요구 사항이 있으므로 이는 모든 제조 공정에서 중요한 단계입니다. 예를 들어, 종이 한 장은 쓰기에 너무 거칠고 시장에서 잘 팔리지 않으면 그 목적을 달성하지 못합니다.

따라서 원하는 표면 마감을 달성하는 것이 3D 프린팅 제조업체의 최우선 과제입니다. 종종 이는 다양한 기술이 포함된 후처리 작업이며, 이에 대해서는 곧 논의하겠습니다.

또한 3D 프린팅 부품을 마무리하는 것은 적층 제조 공정의 고유한 품질로 인해 독특한 과제를 제시합니다. 부품이 층별로 만들어지기 때문에 표면은 부품의 무결성을 존중하면서 평평하게 펴야 하는 능선과 골의 반복적인 패턴으로 구성됩니다.

3D 프린팅 표면 마감에 대한 구체적인 목표를 설정하는 데는 여러 가지 이유가 있습니다. 이러한 이유는 피상적일 수도 있고 기능적일 수도 있습니다. 다음은 그러한 다양한 이유를 요약한 목록입니다.

1. 미학

우수한 표면 마감은 부품의 미적 가치를 높여줍니다. 여기에는 색상, 질감, 견고성(광택/무광택) 등의 외관 요소가 포함됩니다.

2. 기계적 및 화학적 특성

표면 마감 방법은 3D 프린팅 부품의 성능을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 금속 부품을 코팅하여 부식 방지 및 전기 전도성을 만들 수 있습니다. 일부 방법은 견고하고 까다로운 응용 분야에 사용되는 부품의 고온 및 마모에 대한 저항성을 유도합니다.

3. 기능

특정 응용 분야에서는 제대로 작동하려면 특정 표면 마감이 필요합니다. 예를 들어 억지끼움은 결합 부품의 표면 품질에 크게 좌우됩니다. 따라서 다른 경우에는 효과적인 열 전달을 위해 표면적을 향상시키기 위해 거친 표면이 선호될 수 있습니다.

4. 제조 공차

표면 처리는 부품을 치수 공차 한계 내로 가져오기 위해 3D 프린팅 마감에 자주 사용됩니다. 따라서 이 목적을 위해 추가 자료가 제거되거나 더 많은 자료가 추가될 수 있습니다.

3D 프린팅은 많은 기여 요소와 움직이는 부품이 포함된 복잡한 프로세스입니다. 이러한 각 요소는 3D 프린팅 표면 마감에 다른 방식으로 영향을 미칩니다. 엔지니어는 원하는 3D 프린팅 마감을 얻기 위해 무엇을 조정해야 하는지 알기 위해 이에 대한 철저한 이해가 있어야 합니다.

1. 3D 프린팅 과정

3D 프린팅 표면 마감은 다양한 3D 프린팅 기술에 따라 크게 다릅니다. 예를 들어 FDM은 층별 증착 공정으로 인해 표면 해상도가 낮고 뒤틀림과 같은 문제가 발생하기 쉽습니다. SLS 3d 프린팅과 같은 분말 기반 방법은 부품이 분말 입자로 만들어지기 때문에 당연히 거친 표면 마감을 생성합니다.

2. 3D 프린터 매개변수

3D 프린팅 매개변수는 최종 표면 마감에서 중요한 역할을 합니다. 예를 들어 레이어 두께(또는 해상도)가 낮을수록 표면이 더 부드러워 보입니다. 인쇄 속도, 경화 과정, 충전재도 표면 품질에 중요한 영향을 미치는 요소입니다.

3. 3D 프린팅 소재

3D 프린팅 재료는 다양한 특성을 가지며 다양한 방법과 호환됩니다. 표면 마감의 변화는 재료의 한계와 특성으로 인해 발생할 수도 있습니다.

4. 3D 프린터 품질

3D 프린터의 제작 및 상태도 표면 마감에 영향을 미칩니다. 저가형 프린터로는 표면 품질이 높은 부품을 생산할 수 없습니다. 마찬가지로 오래되고 제대로 관리되지 않은 3D 프린터도 시간이 지남에 따라 정확도가 떨어집니다. 이에 기여하는 요소에는 3D 프린터의 레일 및 모터 상태, 프레임/베이스 정렬, 컨트롤러 기능, 전원 상태 등이 포함됩니다.

아래 차트는 널리 사용되는 3D 프린팅 공정의 3D 프린팅 표면 마감 기능을 비교합니다.

3D 프린팅 공정표면 거칠기(Ra)FDM/FFF10SLD/DLP3SLS13PBF15

우리는 3D 프린팅 표면 마감의 다양한 측면을 철저히 검토했습니다. 이제 엔지니어가 3D 프린팅 부품을 마무리하는 데 사용하는 다양한 방법을 살펴보겠습니다.

이러한 기술은 효율성, 비용, 기술 요구 사항 및 전반적인 방법론 측면에서 크게 다릅니다. 아래에서는 이러한 옵션 중 가장 중요한 몇 가지 사항에 대해 논의합니다.

1. 샌딩

샌딩은 3D 프린팅 마무리를 위한 가장 일반적인 방법입니다. 거칠고 거친 사포를 부품 표면에 문질러 매끄럽게 만드는 간단한 공정입니다. 돌출부나 날카로운 모서리 등 표면의 불완전한 특징은 이 과정에서 마찰로 인해 부서지거나 편평해집니다.

이는 매우 직관적이고 저렴하며 효과적이며 대부분의 재료에 작동하므로 매우 편리한 기술입니다. 사포는 입자 크기에 따라 다양한 등급으로 제공됩니다. 거친 등급은 더 큰 입자를 갖고 더 많은 재료를 제거하지만 동시에 더 거친 표면을 남깁니다.

일반적으로 샌딩 공정은 거친 등급을 사용하여 시작하고 표면이 매끄러워짐에 따라 점차 고운 등급으로 전환합니다.

그러나 샌딩 작업에는 주의가 필요합니다. 왜냐하면 여분의 재료를 제거하고 부품을 망가뜨리기가 매우 쉽기 때문입니다. 따라서 시간이 많이 걸리는 프로세스이기도 하며 생산성이 높은 작업에는 적합하지 않을 수 있습니다.

최종 3D 프린팅 표면 마감이 매끄럽지 않습니다. 오히려 매트한 마무리감을 갖고 있어요. 표면 품질을 더욱 향상시키기 위해 광택 천, 극세 사포 또는 페인팅/코팅을 사용할 수 있습니다.

2. 가공/연삭

3D 프린팅과 CNC 가공은 종종 반대되는 제조 기술로 제시되고 업계 지배력을 놓고 서로 경쟁하지만 서로를 보완할 수 있는 몇 가지 방법이 있습니다. 이러한 하이브리드 애플리케이션 중 하나는 3D 프린팅 부품을 마무리하는 것입니다.

많은 3D 프린팅 방법으로는 기계 가공 및 연삭과 같은 절삭 공정의 미세한 표면 마감을 달성할 수 없습니다.

따라서 3D 프린팅 이후에는 가공/연삭의 마무리 주기가 매우 일반적입니다. 엄격한 공차와 매우 매끄러운 표면을 유지할 때 매우 효과적입니다. 게다가 가공은 내부 구멍이나 곡선 부분과 같이 접근하기 어려운 영역에 유용한 다용도 도구입니다.

게다가 플라스틱 기반 및 금속 기반의 대부분의 3D 프린팅 재료와 호환됩니다.

3. 비드 블래스팅

비드 블라스팅은 또 다른 인기 있는 연마재 3D 프린팅 마감 기술입니다. 이름에서 알 수 있듯이 거친 표면에 작은 플라스틱이나 유리 구슬을 분사하는 작업이 포함됩니다. 충격으로 인해 표면 결함이 평평해집니다.

샌딩에 비해 빠른 방법입니다. 또한, 구슬은 손이 닿기 어려운 부분에 직접 닿아 휴대용 사포로는 접근할 수 없는 내부 표면을 부드럽게 할 수도 있습니다.

일반적으로 발파는 마모율을 판단하기 위해 낮은 압력에서 시작됩니다. 추가 압력을 가하면 추가 재료가 제거되거나 표면이 손상될 수 있으므로 이는 필요합니다. 적절한 육안 검사와 경험을 바탕으로 작업자는 분사 압력을 높여 3D 프린팅 표면 마감을 최적화할 수 있습니다.

이 밖에도 샌드블라스팅, 쇼트 피닝, 워터블라스팅 등 유사한 공정이 다양하며 서로 약간의 차이가 있습니다.

4. 도금

도금(전기 도금)은 플라스틱이나 금속 표면에 얇은 금속 코팅을 전기적으로 적용하는 과정입니다. 3D 프린팅 부품을 마무리하는 것은 광범위한 이점과 편리함으로 인해 일반적인 관행입니다.

대부분의 경우 도금은 부품의 다양한 재료 특성을 향상시킵니다. 플라스틱 3D 프린팅 부품은 당연히 약하고 파손되기 쉽습니다. 적절한 금속으로 도금하면 내구성과 내마모성을 높이고 더 높은 온도를 견딜 수 있는 능력을 부여할 수 있습니다.

또한, 금속 부품의 경우 전기도금을 통해 부식 및 내산화성, 납땜성, 전기 전도성 등 다양하고 유용한 특성을 유도할 수 있습니다.

이러한 기능적 목적 외에도 도금은 3D 프린팅 표면 마감의 미학을 향상시키는 좋은 방법입니다. 금, 은, 크롬과 같은 금속 코팅은 부품에 탁월한 미적 매력을 더해줍니다.

5. 그림

페인팅은 간단하고 이해하기 쉬운 과정입니다. 다른 곳과 마찬가지로 더 나은 외관을 제공하는 데 사용됩니다. 이는 페인트를 사용하면 사용자가 거의 모든 색상과 모양을 선택할 수 있기 때문입니다.

일반적으로 도장 공정 전에 프라이머와 퍼티를 칠합니다. 이렇게 하면 틈새와 골을 어느 정도 채우고 페인트를 칠하기 위한 표면을 더 잘 준비하여 표면을 약간 매끄럽게 만듭니다.

게다가 페인팅은 어느 정도 실링이라는 실용적인 목적에도 도움이 됩니다. 실란트는 아니지만, 말 그대로 보조적인 역할을 할 수 있습니다. 3D 프린팅에 널리 퍼져 있는 다공성 문제를 고려하면 이는 유익한 효과입니다.

어떤 3D 프린팅 표면 마감 방법이 가장 좋나요?

이는 전적으로 응용 프로그램에 따라 다릅니다. 이는 각 방법마다 장단점이 있고 특정 제품 종류에 적합하기 때문입니다. 유일한 관심사가 미적 측면이라면 페인팅이나 코팅이 최선의 선택입니다. 예를 들어 제품에 전기 전도성과 같은 기능적 요구 사항이 있는 경우 전기 도금에 적합한 재료를 고려할 수 있습니다.

3D 프린팅이 CNC보다 마감이 더 좋나요?

일반적으로 CNC 가공은 표면 거칠기 측면에서 3D 프린팅보다 우위에 있습니다. 그러나 적절한 표면 마감 기술과 프린터/방법 선택을 통해 이러한 격차를 크게 줄일 수 있습니다.