소재 압출(Material Extrusion) 이해: FDM과 변형 기술

소재 압출(Material Extrusion)이란 무엇인가?

소재 압출(Material Extrusion)은 열가소성 또는 복합 소재의 연속 필라멘트를 사용하여 3D 부품을 제작하는 적층 제조(Additive Manufacturing) 기술입니다. 플라스틱 필라멘트 형태의 소재가 압출 노즐을 통해 공급되어 가열된 후 빌드 플랫폼에 층층이 쌓입니다.

소재 압출은 일반 소비자 수요에 대한 가용성과 품질 면에서 현재 가장 인기 있는 적층 제조 공정입니다. ISO/ASTM 52900-2015에 따르면 7가지 적층 제조 공정 중 하나입니다. 다른 유형은 여기에서 확인할 수 있습니다.

소재 압출 기술은 1980년대 S. Scott Crump가 융합 증착 모델링(Fused Deposition Modeling, FDM)이라는 등록명으로 처음 개발했습니다. 용융 증착 모델링(FDM) 용어와 그 약어는 스트라타시스(Stratasys Inc.)의 상표이며, 이 회사는 스콧 크럼프가 공동 설립했습니다.

융합 증착 모델링에 대한 자세한 설명은 여기에서 확인할 수 있습니다.

융합 필라멘트 제작(Fused Filament Fabrication, FFF)은 RepRap 프로젝트 멤버들이 개발한 또 다른 유형으로, 타인의 사용에 제한이 없습니다. RepRap에 대한 모든 내용은 여기에서 확인하세요. 이는 플라스틱 젯 프린팅(Plastic Jet Printing)이라고도 불립니다.

다음 Solid Concepts의 동영상은 소재 압출 공정을 명확하게 설명합니다.

소재 압출의 장단점

장점

• 다양한 출력 소재 선택 가능
• 이해하기 쉬운 출력 기술
• 소재 교체가 쉽고 사용자 친화적
• 초기 및 운영 비용이 낮음
• 작고 얇은 부품에 비교적 빠른 출력 시간
• 출력 공차 ±0.1mm (±0.005인치)
• 감독 불필요
• 다른 AM 대비 작은 장비 크기
• 비교적 저온 공정

단점

• 눈에 보이는 레이어 라인(층 선)
• 압출 헤드가 계속 움직여야 함(정지 시 소재 뭉침)
• 서포트 구조가 필요할 수 있음
• Z축 방향(빌드 플랫폼 수직) 부품 강도 약함
• 고해상도 및 넓은 영역은 출력 시간 증가
• 뒤틀림 및 박리 등 온도 변동 문제에 취약
• 유독성 출력 소재