3D 프린터 비교 분석

10년 동안 여러 종류의 다양한 기술 방식의 3D Printer를 사용하였다. 그동안 실제 사용했던 경험을 토대로 3D Printer 기술에 대한 설명하고, 내가 생각하는 엔지니어들이 현장에서 사용하기 가장 좋은 제품에 대해 설명하려 한다.

3D Printer 현재 특징

1. 제약없는 디자인과 설계
; Proto Type 제작에 제한이 없으며, 목업 제작에 디테일한 차이를 반영하기 어려운 문제를 획기적으로 개선 불가능한 형상이 없음
※ 제조에 해당하는 내용이 아니며, 시제품 제작에 적합함
2. 신속한 생산
; 장비 부품 문제에 대처 방안을 제시 ( JIG 파손 or 장비의 일부 부품의 파손 시 빠른 대처로 즉시 재가동을
가능하게 함 )
※ 장비와 같이 제한적인 부품 생산에 적합함, 금형이 투입되는 제조와는 상대적으로 매우 느림
3. 친환경적인 생산
; 친환경적이며 경제적인 가공이 가능하게 함
벌집구조(내부가 비어있는)와 같이 40% 질량으로 동일 형상과 유사한 강도를 보임 적층방식으로 생산되기
때문에 부산물을 생성하지 않음
※ 대량 생산(사출, 다이캐스팅) 과 같은 제품 생산에 해당되지 않음
4. 재료의 제한이 없음
; 이론적으로 모든 재료의 사용이 가능함 (Metal, Plastic, Nylon, 고무, 수지 …)
※ 3D Printer 종류에 따라 재료가 결정됨, 모든 재료의 사용은 모든 3D Printer 종류를 보유한다는 의미
5. 투자 비용의 감소
; 장비 하나로형상이 다른 다품종에 대응이 가능함
※ 대응이 되는 하나의 3D Printer 구매 또한 투자이며, 생산 개수가 많을수록 비용 감소의 효과는 매우 적음
위 사항들을 만족하는 산업이 앞에서 나온 시장
: 자동차, 항공, 우주, 선박, 의료 기기에 해당하는 산업

3D Printer 종류

FDM 방식

Polyjet 방식

SLA 방식

SLS 방식

DLP 방식

반응형

그리고 최근에 가장 주목을 받는 LFS 방식

; 기존에 프린터는 레이저 방식으로 SLA 방식이었는데,  LFS 기술은 레이저가 직각으로 출력되어 출력물 자체를 향상하며 출력 과정의 중력의 힘을 최소화하여 디테일 및 정밀도를 크게 높여 주었다. LFS 방식으로 표면 자체가 매끈한 3D 형상을 만들 수 있으니 제작물 자체가 상당히 동일성 및 일관성이 있다. 바로 이런 작업이 진행되어야지 100% 근접한 결과물이 나오기 때문이다.

3D Printer 성장의 이유

; 3D Printer 특허들이 만료됨에 따라 3D Printer 관련 기술들을 무료로 사용할 수 있게 되어 하나의 산업으로 시장이 확대됨

미국 시장조사 전문 기업 “Gartner” 에서 발표한 “Hype Cycle for Emerging Technologies”

3D Printer국내, 외 지장 부분 비교

Wohlers Report(’20), 3D프린팅산업 실태조사(NIPA, ‘20)

우리가 많이 사용 사는 방식은 FDM 방식과 SLA 방식이다. 현재는 SLA 방식에서 개선된 LFS 방식의 3D printer 도 많이 사용하고 있다. 고체 재료를 녹여 3D 형상을 만드는 용융 적층 모델링(FDM) 혹은 열가소성 수지 압출 적층(FFF) 방식 대신,액체 재료를 레이저로 실시간 경화시켜 형상을 만드는 광경화성 수지 조형(SLA) 방식의 3D 프린터를 만든다. SLA 방식 3D 프린터는 FDM 방식 3D 프린터보다 비싸지만 정밀도가 높다. LFS 방식은 빛을 형상 표면에 직각으로 쏘기 때문에 겉이 매끈한 3D 형상을 만들 수 있고 제작물의 일률성 및 일관성도 보장된다. 적은 힘으로 형상을 다듬는 플렉서블 탱크도 내장하고 있어 투명도가 높은 형상도 만들 수 있다.

10년 동안 사용해본 결과 내가 생각하는 엔지니어들이 가장 현업에서 사용하기 좋은 방식은  LFS 방식의  3D printer 라 생각한다. 특히 이번 Formlab 사의 Form 3 가 가장 만족도가 높았고, 현재도 가장 많이 사용하고 있다. 고품질의 기능 시제품과 최종 부품을 최단시간에 출력이 가능하며 후처리 기능의 향상 아울러 부품 품질의 지속적인 개선을 제공하고 있는 게 최대 장점인 거 같다. 특히 많은 레진 약 30종류의 레진을 사용할 수 있으며, 디테일하고 정교한 작업물이 가능하니 의료, 정밀기기, 항공등 산업 전반에 사용할 수 있다. 수축률이 가장 적으며, 제작 시 표면 상태가 가장 좋은 높은 완성도를 보여 준다.