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시제품 목적별 「3D프린팅 출력 방식」

작성자 관리자 날짜 2021-05-28 00:36:14 조회수 1491

"디자인 목업 제작하려고 하는데, 어떤 방식∙소재가 좋을까요?"
① 소프트 목업, ② 워킹 목업, ③ 소량양산, ④ 디자인 목업
시제품 목적에 맞는 '최적의 3D프린팅 방식'을 알려드립니다!

Hardware Guide를 영상으로 시청해보세요!

제품 개발 중인 분이라면 한번쯤

시제품을 3D프린팅으로 제작하는 것을 고려해보셨을 겁니다.
3D프린팅을 검색하면 자료는 워낙 많이 나오니까 출력 원리나 소재를 이해하는데 어려움은 없으셨을텐데,
그 중에 어떤 출력 방식과 소재를 사용해야할지 쉽게 감이 오지 않으셨을 겁니다!

이번 하드웨어 가이드의 주제는 '시제품 목적별 3D프린팅 출력 방식'입니다.
시제품을 제작하는 목적에 맞게 3D프린팅 출력 방식을 선택해야 효과적이고 효율적인 결과가 나올 수 있습니다.
기본적으로 특정 소재를 원하실 경우에 그 소재를 지원하는 출력 방식을 선택하시면 됩니다.
특정 소재일 필요가 없다면 시제품의 제작 목적에 맞는 출력 방식을 선택하시면 됩니다.

이번에 언급할 3D프린팅 출력 방식은 SLA, SLS, FDM 이렇게 3가지입니다.

SLA와 SLS는 헷갈리지 않게 각각 SLA 레진, SLS 파우더라고 명칭하겠습니다.
각 3D프린팅 출력 방식에 대해 궁금하신 분들은 아래 링크를 클릭하여 이전 하드웨어 가이드를 확인해주세요!

8분 안에 끝내는 「3D프린팅 핵심 정리」

시제품의 제작 목적 4가지

먼저 시제품의 제작 목적에 따라 4가지로 구분해보겠습니다.

1. 단순한 디자인 확인을 위한 '소프트 목업'
2. 제품 테스트를 위한 '워킹 목업'
3. 실제 사용 가능한 '소량양산'
4. 디자인 확인, 전시・홍보를 위한 '디자인 목업'

1. 단순한 디자인 확인을 위한 '소프트 목업'

소프트 목업은 제품 외관, 크기, 설계 오류 등 디자인을 확인하기 위해 제작하는 시제품입니다.
단순히 디자인만 확인할 목적이기 때문에 출력 후,
도색이나 후처리를 하지 않는 경우가 많고 내구성&내열성도 중요하지 않습니다.
그렇다면 저렴한 가격에 빠르게 뽑는 것이 포인트겠죠?

소프트 목업에 추천하는 출력 방식은 FDM, SLA 레진입니다.
FDM는 가격이 가장 저렴하고 색상 다양하게 선택 가능하지만, 표면 품질이 낮습니다.
SLA 레진은 높은 표면 품질을 자랑하고 출력 수량이 적을 때, SLS 파우더보다 저렴합니다.

소프트 목업 예시

따라서, 조금 더 우수한 표면 품질을 원하면 SLA 레진, 조금 더 저렴한 가격을 원하면 FDM을 선택하실 수 있습니다.
아래 이미지에서 FDM과 SLA 레진의 표면 품질을 비교해보세요!

좌측부터 FDM, SLA(일반), SLA(투명)

2. 제품 테스트를 위한 '워킹 목업'

워킹 목업은 제품을 개발하는 과정에서 기능과 성능을
검증하고 테스트하기 위해 제작한 시제품입니다.
검증하려는 기능이나 성능, 테스트 목적에 따라서 출력에서 고려할 점들이 달라집니다.

보통 내구성, 내열성, 표면, 정밀도, 전도성 등을 고려할 수 있습니다.
각 고려사항 별로 출력 방식을 추천하겠습니다.

워킹 목업 예시

1) 내구성, 내열성

내구성은 원래 상태에서 오래 견디는 성질, 내열성은 고온에서 견딜 수 있는 성질을 뜻합니다.
SLS 파우더의 경우에는 내열성이 강해 180도 이상 온도를 견딜 수 있으며 내구성 역시 강한 편입니다.
소재마다 차이는 좀 있겠지만, SLA 레진과 FDM은 내구성이 약한 편입니다.

2) 표면 품질

표면 품질은 출력물 표면의 조도 즉, 거칠기를 의미합니다.
품질이 좋으면 매끄럽고 좋지 않으면 거칠거나 층이 두드러지게 보입니다.
후처리하지 않은 출력물을 기준으로 표면 품질을 평가하자면 SLA 레진, SLS 파우더, FDM 순서로 품질이 좋습니다

좌측부터 SLA(일반), SLA(투명), SLS, FDM

FDM와 SLS 파우더의 표면을 한번 더 비교해보겠습니다.
FDM의 경우에는 단층이 잘보이는 편이고, SLS 파우더의 경우에는 표면이 까슬까슬 거친 편입니다.

좌: FDM / 우: SLS

3) 정밀도

설계된 CAD와 출력물의 편차가 적을 수록 정밀도가 높다고 할 수 있습니다.
SLS 파우더와 SLA 레진 모두 정밀도가 높은 편이지만 개인적으로는 SLA 레진이 좀 더 정밀도가 좋다고 생각합니다.
FDM는 출력 후, 열을 식히는 과정에서 수축이 발생하기 때문에 정밀도가 많이 떨어지는 편입니다.
그나마 FDM 재료 중에서는 ABS보다는 PLA가 수축이 적습니다.

4) 전도성

전도성은 물질에서 열,전기 등이 얼마나 잘 흐르는지를 나타내는 성질입니다.
SLS 파우더 출력물의 색을 짙은 검정색으로 후처리하고 싶을 때에는 그라파이팅(흑연)처리를 해주면 됩니다.

SLS 파우더 다양한 후처리

이때, 그라파이팅(흑연) 처리를 하지 않은 기본 출력물은 전기가 통하지 않는 절연체이지만,
그라파이팅(흑연) 처리를 한 출력물은 전기가 통하는 전도체가 됩니다.
따라서 전기가 통하면 안되는 출력물은 SLS 파우더의 후처리 과정에서 반드시 그라파이팅 처리를 해서는 안된다는 점, 유의해주세요.

3. 실제 부품으로 사용 가능한 '소량양산'

3D프린팅의 큰 장점은 최소주문수량 제한 없이 소량양산이 가능하다는 것입니다.
그렇게 되면 곧바로 상업적 사용도 가능해지겠죠?
소량양산에 적합한 출력방식은 바로 SLS 파우더입니다.

앞서 언급했듯이 SLS 파우더는 내구성과 내열성, 정밀도가 모두 뛰어나서
완제품을 출력하기에 적합합니다.
또한 수량이 많을 수록 효율적으로 출력할 수 있어서 개당 단가가 내려간다는 점에서
보았을 때, 소량양산에 적합한 방식이라고 할 수 있습니다.

소량 양산 예시

4. 디자인 확인, 전시・홍보를 위한 '디자인 목업'

디자인 목업은 내부 PCB를 포함하지 않고
실제 양산품과 흡사한 외관만 제작이 되어있는 시제품입니다.
주로 전시나 홍보 목적으로 사용되기 때문에 재질, 색상, 광택 등 외관은 중요하지만,
내구성이나 내열성 등이 크게 중요하지 않을 가능성이 높습니다.

따라서, 표면 품질이 뛰어난 SLA레진으로 출력하시고 도색과 후처리하시는 것을 추천드립니다.
아래 이미지에서 SLA(일반)과 SLA(투명)의 기본&후가공 상태를 비교해볼 수 있습니다.
SLA 레진(투명)의 경우, 출력 직후에는 반투명 상태, 후가공 이후에는 완전 투명해집니다.