3D 프린팅 방향 최적화: 강도, 정확도, 마감 향상

최소 Z-높이를 제공하는 방향을 선택하여 최단 빌드 타임을 얻는 것이 당연해 보일 수 있습니다. 하지만 Z-높이만을 위해 방향을 정하는 것이 귀하의 부품 요구사항 측면에서 항상 최선은 아닐 수 있습니다. 3D 프린팅을 위한 부품 방향을 생각할 때 몇 가지 다른 기술적 요소들이 작용합니다. 3D 프린팅, 특히 스테레오리소그래피(SLA)를 위한 부품 방향을 생각할 때 연필을 떠올려보세요. 이 연필을 수평 또는 수직으로 레이어별로 3D 프린팅하는 데 무엇이 필요할까요? 수평으로 하면 더 적은 시간이 걸립니다. 옆으로 누우면 더 평평하기 때문입니다. 수직으로 하면 상당히 더 오래 걸립니다. 똑바로 서 있어 순차적으로 쌓인 더 많은 드로운 레이어가 필요하기 때문입니다. 수평 프린팅은 수직 프린팅보다 더 많은 서포트 구조가 필요하며, 완성된 부품을 얻기 위해 이를 제거하는 데 추가 시간이 필요합니다. 따라서 귀하의 방향 선택은 연필의 강도 요구사항이나 표면 마감 요구사항에 달려 있을 수 있으며, 심지어 부품을 각도로 방향하고 싶을 수도 있습니다. 스테레오리소그래피 빌드 방향 선택 시 몇 가지 고려사항이 있습니다. 자세히 알아보겠습니다!

강도를 위한 3D 프린팅 부품 방향

3D 프린팅 레이어 축적과 외부 부품 힘이 부품에 미치는 일반적인 함의를 설명하는 빠른 일러스트레이션을 먼저 보겠습니다. 인장 힘이 레이어에 수직(수직)일 때 부품 약화가 발생하는 경향이 있습니다. 인장 힘이 레이어와 평행(일직선)일 때 부품은 더 강합니다. 힘이 레이어에 수직일 때 부품은 일반적으로 힘이 레이어와 일직선일 때보다 더 많은 압축을 수용할 수 있습니다. 두 가지 결론이 적용됩니다:

1. 인장 힘이 가장 높은 축과 레이어가 정렬되도록 방향 설정
2. 압축 힘이 가장 높은 축과 레이어가 교차하도록 방향 설정

이론적 연필 사례에서 수평 빌드 방향은 연필이 사용될 때 겪을 인장 및 벤딩 힘을 설명할 가능성이 높습니다. 이 가이드라인은 항상 FDM(용융 증착 모델링) 부품에 적용됩니다. SLA 부품은 레이어가 화학적으로 결합되어 있고 SLA로 달성되는 해상도가 FDM보다 훨씬 높기 때문에 훨씬 적은 이방성을 보입니다. 그러나 열경화성 소재는 중요한 부품 형상의 강도를 극대화하기 위해 부품 방향에 대한 추가 고려가 필요할 수 있습니다.

위와 같이 방향된 3D 프린팅 부품에 차등 수축이 존재합니다. 작은 단면적에서 큰 단면적으로의 급격한 전이가 이 부품에 수축을 일으켰습니다.

차등 수축 방지를 위한 방향 설정

일반적으로 부품에 소재 분포가 더 불균등할수록 차등 수축으로 알려진 현상의 희생양이 되기 쉽습니다. 특정 부품 기하학과 크기는 선행 레이어로부터 적절한 지지가 없기 때문에 본질적으로 수축하기 쉽습니다. 이를 설명하기 위해 대문자 'H'를 생각해보세요. 가로대 섹션이 중간에 레이어별로 나타날 때, 지지하는 다리들을 안쪽으로 당겨 부품 하단 근처에서 휘게 만듭니다. 차등 수축을 방지하기 위해 몇 가지 옵션이 있습니다. 종종 우리는 SLA 부품을 각도로 빌드하여 표면적을 줄이고, 따라서 각 레이어가 겪는 전체 응력을 줄입니다. 이는 또한 부품 치수 정확도와 공차 정밀도를 높이는 데 도움이 됩니다. 또한 각 레이어가 아래 레이어와 같은 표면적을 가지도록 부품을 눕혀 빌드하여 큰 단면적 변화가 없도록 합니다. 치수 중요 또는 고해상도 부품 형상이 필요한 경우, 해당 형상이 부품의 위쪽 표면에 위치하도록 부품을 방향하는 것이 좋습니다. 각도로 빌드하면 미관이 중요할 때 비이상적인 표면 마감이 될 수 있음을 명심하세요.

차등 수축은 부품의 작은-큰 단면적 변화를 제거하도록 방향을 설정하여(위) 또는 부품을 각도로 방향하여(오른쪽) 방지할 수 있습니다.

매끄러운 미관 형상이 목표라면 부품을 수직으로 빌드하세요. 각도로 빌드하면 각진 실린더에서 보듯 가시적인 레이어 라인이 생깁니다.

원하는 표면 마감 달성을 위한 방향 설정

부품이 전시회나 디스플레이용 미관 마감을 갖는 것이 중요하다면, 우리는 부품을 평평하게 빌드하고 각도로 빌드하지 않는 경향이 있습니다. 중요한 형상은 위를 향해야 합니다. 상단 표면이 매끄럽고 치수 정확도에 더 취약하기 때문입니다. 반면 부품이 아래를 향하면 제거하고 블라스팅해야 하는 서포트 구조가 광택 효과를 제거할 것입니다.

광택 효과는 평평하게 누운 'H'에 나타납니다. 각도로 빌드된 'H'는 텍스트에 미칠 수 있는 레이어 라인과 시각적 효과를 강조합니다.

경험 법칙으로 우리 팀은 귀하에게 최고 품질의 부품을 제공하기 위해 다른 방향을 선택할 수 있습니다. 한 가지 중요한 점은 원하는 부품 방향(수평 vs 수직)을 지정하지 않으면 가장 빠른 빌드 타임을 충족하는 방향을 자동으로 선택한다는 것입니다. 3D 프린팅 부품에 가장 중요한 측면이 무엇인지 미리 알려주시면 빌드 공정 중 부품을 어떻게 방향할지 결정하는 데 도움이 됩니다. 전반적으로 가장 큰 교훈은 3D 프린팅 부품에 특정 니즈가 있다면 — 중요 형상, 비용 고려, 특정 원하는 표면 마감이든 — 미리 엔지니어 팀에 알려주시면 귀하의 부품이 특정 목표를 충족하도록 보장할 수 있습니다.