최고 성능을 위한 산업용 FDM 플라스틱 Top 5

융착 적층 모델링(FDM)은 용융된 열가소성 소재를 사용해 완제품을 만드는 단순하고 다용도인 3D 프린팅 기술입니다. 이 공정 동안 FDM 기계의 가열된 프린팅 노즐 내부에서 열가소성 FDM 소재가 녹아 설정된 툴패스에 층별로 압출되어 부품이 형성될 때까지 계속됩니다. FDM은 오늘날 사용 가능한 가장 널리 사용되는 적층 제조 공정 중 하나입니다.

일반적인 오해는 FDM이 3D 프로토타이핑과 모델링에만 사용될 수 있다는 것입니다. 사실 FDM은 항공우주, 자동차, 로봇, 전자 산업에서 산업용 강도, 고성능 부품을 만드는 데 자주 사용됩니다. 일반적인 예로는 항공기 내부 구성 요소, 자동차 교체 부품, 산업용 지그와 픽스처가 있습니다. 고성능 플라스틱의 사용 없이는 이러한 고성능 부품 제조가 불가능할 것입니다. FDM 공정에서 사용되는 가장 고성능인 5가지 소재에 대해 알아야 할 모든 것을 소개합니다.

1. ULTEM® PEI

ULTEM®은 폴리에테르이미드(PEI)의 브랜드명으로, 30년 이상 제조 산업의 필수품이었으며 극한 조건을 견디도록 특별히 설계된 몇 안 되는 상업적으로 이용 가능한 비정질 열가소성 수지 중 하나로 남아 있습니다. 안정적이고 가벼운 이 FDM 플라스틱 소재는 217°C 이상의 온도를 장기간 견디며 변동하는 온도에서도 안정적입니다. 게다가 본질적으로 난연성이며 최소한의 연기를 발생시킵니다.

ULTEM의 기계적 사양은 다음과 같습니다:

• 파단 인장 강도 (73°F): 15,200 psi
• 굴곡 강도 (73°F): 22,000 psi
• 파단 신율 (73°F): 60%
• 융점: 426°F

강도와 내구성 덕분에 ULTEM®은 회로 기판과 식품 준비 및 멸균 장비 같은 고성능 산업 응용 분야에 자주 사용됩니다. 또한 지방, 오일, 알코올, 산, 기타 수용액과 접촉했을 때 균열을 저항하므로 ULTEM®은 자동차 응용 분야와 항공기 부품에 이상적입니다.

ULTEM®은 변속기 구성 요소, 방화 차단기, 비행기 시트 커버 등에서 찾아볼 수 있습니다. 이 모든 강점에도 불구하고 제품 팀은 이 FDM 소재가 매우 비싸고 극성 염소화 용제 존재 시 균열에 취약하다는 것을 알아야 합니다.

2. 나일론 6

나일론은 내충격 성능을 저하시키지 않으면서 우수한 강도와 강성을 제공하는 것으로 알려진 고성능 엔지니어링 열가소성 수지 제품군입니다. 이 FDM 소재는 다양한 첨가제와 결합해 특정 화학적, 기계적 특성을 달성할 수 있어 매우 다용도이며 많은 다른 사용 사례에 적용 가능합니다. 나일론 6은 가공 가능하고 고탄성 필라멘트로, 산업용 FDM 응용 분야에 특히 적합합니다.

나일론 6은 고온에서 높은 강도, 저온에서 좋은 내충격 강도, 좋은 내피로성을 가집니다. 또한 매끄럽고 유리 같은 표면 섬유가 뛰어난 내마모성을 제공합니다. 일반적인 응용 분야로는 산업용 코드, 전기 몰딩, 연료 시스템 구성 요소, 금속 베어링 또는 부싱 교체가 있습니다. 비보강 나일론 6의 기계적 사양은 다음과 같습니다:

• 인장 강도: 76 MPa
• 굴곡 강도: 110 MPa
• 경도: 116, Rockwell R
• 용융 온도: 428°F (220°C)

3. 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS)

ABS는 기계적으로 강하고 안정적으로 유지되면서 가공성을 저하시키지 않는 강하고 강성 있으며 내충격성인 고성능 엔지니어링 열가소성 수지입니다. 엔지니어와 제품 팀은 이 소재가 표준 기계로 용접하고 가공하기 매우 쉽고, 낮은 용융 온도로 FDM 기계에서 가공하기에 특히 적합하기 때문에 이 소재로 작업하는 것을 좋아합니다. 설계자는 ABS의 높은 표면 밝기와 우수한 표면 외관을 좋아합니다.

ABS의 기계적 사양은 다음과 같습니다:

• 파단 신율: 10~50%
• 파단 인장 강도: 29.8~43 MPa
• 항복 인장 강도: 29.6~48 MPa
• 굴곡 계수: 1.6~2.4 GPa

그렇지만 이 FDM 플라스틱 소재에도 단점은 있습니다. ABS가 내마모성과 내충격성을 가지지만 내후성이 낮고 쉽게 긁힙니다. 또한 케톤과 에스테르에 대한 내용제성이 낮습니다. 특정 그리스는 ABS에 응력 균열을 일으킬 수 있습니다. 이러한 고통 포인트를 해결할 수 있다면, 산업 응용 분야에 강한 FDM 소재를 얻게 될 것입니다. 일반적인 용도로는 파이프 피팅, 자동차 부품, 전자 하우징이 있습니다.

4. 폴리카보네이트 (PC)

폴리카보네이트는 고성능, 엔지니어링 등급의 비정질 열가소성 수지입니다. 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)보다 강하고 나일론보다 더 강성인 이 FDM 플라스틱은 스트레스 조건에서도 시간이 지나도 색상과 강도를 유지하는 것으로 알려진 내구성 있는 소재입니다.

PC는 가볍고 내마모성이며 본질적으로 난연성이고 135°C까지 열적으로 안정적입니다. 또한 희석산, 지방족 탄화수소, 알코올에 강합니다. 다만 PC가 마모성 알칼리 세정제와 방향족 및 할로겐화 탄화수소에 민감하다는 점은 주목할 만합니다.

설계 관점에서 PC는 설계자에게 많은 유연성을 제공합니다. 이 소재는 높은 투명도를 가지며 유리만큼 90%의 빛을 투과하고, 투명 폴리카보네이트의 굴절률은 1.584입니다. PC 시트는 어떤 미적 감각에도 맞는 다양한 음영으로 제공됩니다. FDM 투명 소재를 크리스탈처럼 맑게 유지하려면 장시간 자외선 노출 후 황변을 주의해야 합니다. 이 FDM 소재의 일반적인 응용 분야로는 안전 헬멧, 방탄 유리, 자동차 헤드램프 렌즈, 의료기기, 전기 구성 요소가 있습니다.

폴리카보네이트의 기계적 사양은 다음과 같습니다:

• 인장 강도: 9,500 psi
• 굴곡 계수: 345,000 psi
• 열변형 온도 (264 psi에서): 270°F
• 선형 열팽창 계수: 3.8 in/in/°Fx10⁻⁵

5. 폴리페닐설폰 (PPSF)

폴리카보네이트처럼 PPSF는 강하고 투명하며 본질적으로 난연성인 FDM 소재입니다. 274°C의 열변형 온도와 260°C의 연속 사용 온도로, PPSF는 차단기와 항공기 내부 같은 고온 환경에서 사용될 고성능 플라스틱 부품에 이상적입니다.

PPSF는 또한 좋은 전기 절연 및 유전 특성, 감마선에 대한 높은 저항, 매우 낮은 흡수율을 가집니다. 이 소재는 생리학적으로 불활성이어서 식품 접촉에 적합합니다.

기계적 사양은 다음과 같습니다:

• 파단 인장 강도: 75.8~76 MPa
• 파단 신율: 30~90%
• 굴곡 계수: 2.38~2.41 GPa
• 유전 강도: 14.2~20 kV/mm

PPSF가 ULTEM®처럼 일부 제품 팀에게는 지나치게 비쌀 수 있다는 점은 주목할 만합니다. 또한 낮은 투명도는 특정 설계 매개변수를 제한할 수 있습니다.

다음 프로젝트를 위한 올바른 FDM 플라스틱 선택하기

융착 적층 모델링은 프로토타이핑, 모델링, 산업용 고성능 부품에 적합한 다용도 적층 제조 공정입니다. ULTEM®(PEI), 나일론, ABS, 폴리카보네이트, PPSF는 모두 다양한 분야의 고성능 응용 분야에 맞설 강도와 내열성을 가진 FDM 3D 프린팅 소재입니다.

그렇지만 이 5가지 FDM 프린팅 소재는 빙산의 일각에 불과합니다. 선택할 수 있는 다른 고성능 플라스틱이 많이 있으며, 제품 팀이 옵션의 바다에 압도되기 쉽습니다. 경험 많은 제조 파트너와 협력하면 FDM 소재 선택이 훨씬 쉬워집니다.

Fast Radius 팀은 FDM 3D 프린팅을 포함한 3D 프린팅 기술에 대한 수년간의 경험을 가지고 있습니다. 우리 노련한 설계자, 엔지니어, 기술자 팀은 당신의 다음 프로젝트에 완벽한 FDM 플라스틱 소재를 선택하도록 도울 수 있고, 전체 제품 개발 라이프사이클을 최적화하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 오늘 문의해 시작하세요.

FDM 및 기타 적층 제조 기술을 언제 사용해야 하는지에 대한 더 많은 정보는 Fast Radius 리소스 센터를 방문하세요.

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