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3D프린팅의 기술적 종류에 관하여

[글로벌메이커스 박정현 기자] 지난달 말, 정부는 재·부품·장비 핵심 100대 품목 기술개발(R&D)에 올해 총 3300억 원을 지원할 것이라는 계획을 발표했다. 여기에는 D프린팅용 합금분말, 이차전지 관련 신소재 등 신산업분야 소재‧부품‧장비 기술 개발 지원이 포함된다.

하지만 아직 3D프린터에 대한 소비자들의 이해도는 그리 높지 않다. 이에 3D프린팅 기술의 종류에 대해 상세히 알아봤다.

3D 프린팅은 설계 데이터에 따라 액체, 파우더 형태의 폴리머(수지), 금속 등의 재료를 가공해 직접 손으로 만질 수 있는 물리적인 상태로 제품을 제작하는 기술이다. 즉, 최초의 시작품을 빠르게 제작하는 기술을 말한다.

3D프린터를 나누는 가장 큰 분류방법은 이들이 수용하는 재료로서, 액체, 필라멘트, 분말, 시트 등이 있다. 기술적 분류로는 ▲광경화 적층 방식(Photo Curing Process) ▲레이저 소결 적층 방식(Laser Sintering Process) ▲수지 압출 적층 방식(Extrusion Process) ▲잉크젯 적층 방식 (Inkjet Printing Process) ▲폴리젯 적층 방식 (Polyjet Process) ▲박막 적층 방식(Lamination Process) 등이 있다.

광경화 적층 방식은 레이저 빔이나 강한 자외선(UV에 반응하는 광경화성 액상 수지(Photo Curing resin)를 경화시켜 모형을 만드는 방식이다. 대표적인 시스템으로 중국 Shanghai Unioin Technology사의 SLA,미국 3D Systems사의 SLA, 일본 CMET사와 MEIKO사의 SLA, 이탈리아 DWS사의 SLA, 독일 Envisiontec사의 DLP 등이 알려져 있다.

레이저 소결 적층 방식의 3D프린터는 레이저 빔으로 분말 상태의 소결제를 포함한 플라스틱,유리,모래,금속(알루미늄,코발트 크롬,티타늄,스테인레스)등을 녹여 형상을 조형하는 방식이다. 미국 3D Systems사의 SLS, EOS사 SLS 등이 이 기술력을 사용한다.

수지 압출 적층 방식의 3D프린터는 열에 녹는 와이어(Wire)형태의 가소성 수지 또는 왁스(WAX)상태의 재료를 사출 헤드(Extrusion head)로 연속적으로 압출(밀어내어)하여 형상을 제작해 간다. 미국 Stratasys사의 FDM, Makerbot방식, 3DSystems사의 Cube가 있다.

잉크젯 적층 방식은 프린터 헤드의 노즐에서 액체상태의 컬러 잉크와 바인더라는 경화물질을 분말 상태의 재료에 분사하여 형상을 제작하는 것으로, 가정이나 사무실에서 사용하는 컬러 잉크젯 프린터의 원리와 비슷하다. 3DSystems사의 CJP방식이 여기에 속한다.

폴리젯 적층방식은 프린터 헤드에 있는 수백 개의 미세 노즐에서 재료를 분사함과 동시에 자외선으로 경화시켜 형상을 제작하며, Objet사의 Polyjet또는 3DSystems사의 Multijet 등이 있다.

마지막으로 박막 적층 방식의 3D프린터는 마분지와 같은 얇은 두께의 종이판이나, PVC라미네이트 등의 재료를 CO2레이저나 나이프 에지와 같은 정밀커터로 자른 후 열로 가열 접착하는 방식이다. 미국 큐비탈사의 LOM, 일본 KIRA사의 PLT, 이스라엘 Solido사의 PSL시스템 등이 여기에 속한다.

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