3D 프린팅으로 말랑한 제품 구현하기

이미지 출처: Formlabs (https://formlabs.com/kr/)

 

고무와 유사한 성질을 지닌 소재를 합성고무 소재라고 합니다.
3D프린팅에서는 Flexible resin을 필두로 Elastic resin, Agilus, Rubber-like, Silicon등의 합성고무 소재를
쇼어 경도 30~95A 범위 내에서 선택적으로 활용하고 있습니다.
이렇게 유연한 질감을 3D 프린팅으로 구현할 시, 언더컷 구조에서 자유롭다는 강점이 있습니다.
소량 양산 여부 등 의뢰 특성에 따라 3D 프린팅, 몰드, 진공주형을 모두 진행하고 있습니다.

그럼 본격적으로 합성고무 소재의 특성에 대해 알아보겠습니다.

 

합성고무 소재 특성

표면 조도

합성고무 소재는 정밀도가 높은 SLA 방식을 이용해 출력합니다.
서포트 자국 외에는 특별히 거친 면을 찾을 수 없는 편이며, 후처리를 통해 자국을 말끔하게 지울 수 있습니다.

블랙 컬러의 Rubber-like처럼 단색으로 제작되는 소재가 있는 반면,
실리콘이나 레진 등은 투명한 색상을 내거나, 팬톤컬러 차트에서 색상을 지정하여 제작하실 수 있습니다.

 

 

이외에도 소재에 따라 표면 질감과 구현 색상이 달라질 수 있습니다.
같은 재료라도 부품 형상 , 인쇄 방향 , 인쇄 설정 및 온도에 따라 재료 속성이 다를 수 있습니다.
예를 들어 경도 30으로 설정한 Agilus의 경우, 큰 제품을 출력하면 말랑한 특성 때문에 처질 수 있는 문제가 생깁니다.

이처럼 같은 물성을 지닌 소재라도 각각의 물성이 다르기에,
제작 문의에서 제작 방식과 디테일을 고려하여 소재 결정을 도와드리고 있습니다.

 

내구성

제품의 내구성은 가공 적합성과 밀접한 관련이 있습니다.
잘 갈리는 부품의 경우 서포터 흔적을 제거하기 용이하여, 후처리를 통해 매끄러운 표면을 구현하기 쉽습니다.
물론 반대로 제품 용도에 따라서는 내구성이 높고, 마모가 덜 되는 소재가 유리할 수도 있습니다.

 

 

방수 및 밀폐성을 목적으로 하거나 자주 마찰되는 부품의 경우에는 내구성이 높은 소재를 선택하는 게 좋습니다.
같은 특성도 정도에 따라 다른 용도로 사용할 수 있으므로, 제품 특징에 따라 소재의 내구성을 조절하는 게 중요합니다.

 

내열성

합성고무 소재는 고온에 취약한 대신, 가공이 빠르고 시제품 제작에 적합한 특성을 지니고 있습니다.
실온에서 사용하는 데에는 문제가 없으며, 대부분 60℃까지는 견딜 수 있습니다.

 

합성고무 소재 내열성

 

• Flexible resin, Agilus와 같은 대부분의 소재의 경우 약 60℃부터 열 변형이 일어납니다.
  Rubber Like를 60℃ 이상으로 가열한 결과 탄성을 잃고 쉽게 부서지는 것을 확인할 수 있었습니다.

 

고열 환경에서 견딜 수 있는 합성고무 소재를 찾고 계신다면 실리콘을 추천드립니다.
실리콘은 200~300℃의 고열을 견딜 수 있는 소재로, 합성고무 소재 중 내열성이 우수한 축에 속합니다.

 

탄성

합성고무 소재는 다른 3D 프린팅 소재에 비해 탄성이 높은 소재입니다.
대체적으로 변형이 쉽게 되며 강한 힘을 가하면 찢어질 수 있지만,
임계치를 넘지 않는 한은 복원력이 뛰어나 가변형 상태에서 원래의 형태로 돌아옵니다.

제품의 두께나 정밀도, 용도를 고려하여 유연한 정도를 폭넓게 선택하실 수 있게끔 쇼어 경도 30A부터 95A까지 다양한 소재를 다루고 있습니다.
쇼어 경도 30A는 고무줄의 말랑함, 95A는 구두의 뒷굽이나 조각용 고무판 정도의 경도를 생각하시면 됩니다.

 

 

• Agilus는 쇼어 경도를 조절할 수 있으며, 인장강도에 비해 인열강도가 높은 소재입니다.
  제품 보호용 커버나 방수 씰 등에 사용될 수 있습니다.

• Elastic resin은 쇼어 경도 50A로, 반복적인 변형에도 견딜 수 있는 소재입니다.
  신축성 있는 스트랩 등에 사용하기 적합합니다.

 

 

• Rubber Like는 쇼어 경도 60A로 인장강도에 비해 인열강도가 낮은 소재입니다.
  여러 번 반복해서 굽히는 작업에는 추천 드리지 않으며, 적층 결대로 갈라질 수 있습니다.
  대신 작업 기간이 짧고 후가공이 용이해 시제품 제작에 유리한 소재입니다.

• Flexible resin은 쇼어 경도가 80A로 강성에 가까우면서도, 어느 정도의 굽힘과 압축을 견딜 수 있습니다.
  개스킷, 그립이나 몰드 등의 제품 제작에 사용하기 좋습니다.

 

이처럼 다양한 소재와 탄성력이 존재하기에,
알맞은 소재를 선정하기 위해서는 제품의 목적에 따라 소재의 탄성력 차이를 검토해야 합니다.

 

인장력

Elastic resin은 젤리처럼 부드러운 물성으로 비교적 낮은 인장강도를 가지고 있습니다.
이렇듯 유연한 합성고무 소재는 당기는 힘에 찢어질 수 있어,
스마트폰 케이스처럼 부드러운 촉감과 충격 흡수력이 필요한 경우에 적합합니다.

 

 

이처럼 인장력은 제품 두께와 소재에 영향을 받습니다.
제품 구조상 인장력을 견뎌야 할 경우에는 인장강도와 인열강도가 개선된 Flexible resin처럼
단단한 합성고무 소재에 하중을 분산시키는 설계를 이용할 수 있습니다.

 

마치며

다양한 합성고무 소재를 살펴봤습니다.
합성고무 소재는 호스 등의 생활용품이나, 바퀴와 같은 자동차 용품, 탄성이 필요한 시제품 등 다양한 분야에서 사용됩니다.
한양3D팩토리는 3D 프린팅과 몰드, 진공주형 등의 다양한 제작방식과
제품의 목적, 소재의 특성을 고려하여 합리적인 소재 선택을 도와드리고 있습니다.

 

 

제품에 가장 어울리는 합성고무 소재가 궁금하시다면 한양3D팩토리로 문의해 주세요.
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