3D프린터의 작동원리는 무엇인가요?
3D프린터라고 해서 컴퓨터에서 이미지를 전송하면 그대로 만들어내던데 엄청 신기하더라고요
그럼 3D프린터는 어떤원리로 그렇게 만들어내는건가요?
안녕하세요. 이주형 전문가입니다.
3D 프린터는 컴퓨터로 설계한 3D 모델을 층층이 쌓여가며 물체를 만들어냅니다.
보통 열가소성 플라스틱, 금속, 세라믹 등을 재료로 사용해, 원하는 형태를 점차적으로 형성하는 방식으로 작동합니다.
이 과정은 재료를 녹여 서 쌓거나, 레이저로 경화시키는 방식으로 이루어져, 정밀하고 복잡한 구조도 가능하게 합니다.
안녕하세요. 김민규 전문가입니다.
프린트 제조사에 따라 조금은 차이가 있을 수 있지만 보통 레진을 이용하여 적층하는 형태로 구조가 되어 있습니다.
안녕하세요. 김상규 전문가입니다.
일반적인 기존 가공은
모제 덩어리 저체를 절삭하는 가공방식으로 형상을 제작하나
3D프린터는 적층가공, 즉 소재를 한층한층 쌓아서 형상을 제작하는 방식입ㄴ디ㅏ.
이 형상 출력 방식은 명칭이 다양하므로
동작원리에 따라 ISO에서는 프로세스를 총 7가지로 분류하였기에
그 출력방식 들에 대해 간단히 열거해 보겠습니다.
첫째
소재압출방식
필라멘트 형태의 열가소성 물질을 고온의 노즐에 녹여 압출하면서
한층 한층 적층해나가며 형상을 만드는 방식으로
미국의 스타라타시스(stratasys)를 설립한 스콧 트럼프가 개발해서 상표권을 가지고 있으며
3D프린터의 특허가 풀리고 대중화 되면서 가격은 낮아지고, 출력속도는 빨라졌습니다
필라멘트를 노즐에서 녹여 고온의 노즐에서 압축되어 나온 필라멘트를
노즐이 움직이며 한층한층 쌓는 방식입니다.
둘째
광중합방식
광경화성 수지에 빛을 조사하여 한층 씩 적층하는 방식으로
SLA가 대표적인 기술로 1984년 최초로 3d프린터를 개발한 charles Hull이 개발했습니다.
정밀도와 표면조도의 뛰어남으로 쥬얼리나 치과 등에서 적용됩니다.
수조에 레진을 채우고 레이저를 쏘면 반사경이 움직이면서 레이저 조절하고
반사 레이저가 레진에 닿으면 그 부분이 굳으면서 첫레이어가 생성되며
그 레이어 가 생성되면 배드가 아래로 내려가며 엑상 레진에 잠기는 방식으로 계속 반복입니다.
셋째
분말 소결 방식
분말을 블레이드와 롤러로 분말 베드에 얇고 평평하게 깔아두고,
얇게 깔린 분말에 레이저를 쏘아 수평면에서 원하는 형상을 만드는 방식으로
특수모래, 금속분말, 합성수지 등 분말로 된 소재면 무엇이든지 출력 가능하고,
어느정도의 품질은 나오지만 분말의 입자가 균일해야 하며 각 소재별로 레이저의 세팅을 따로 해야하는 번거로움이 있습니다.
넷째
결합체 분사방식
분말 재료 위에 액상 접착제를 뿌려 적층하는 방식으로
금속 재료의 경우 프린트 한 결과물이 사실상 그냥 플라스틱 풀이 굳은거나 다름없기때문에
열처리 과정이 번거로운 방식입니다.
다섯째
소재분사방식
액상 광경화성 수지를 노즐에서 분사한 후 광에너지를 이용하여 굳혀 적층하는 방식으로
잉크젯의 3D프린터 버전이라고 생각하심 됩니다.
다양한 색상으로 프린팅 가능하며 높은 정밀도와 투명한 소재를 사용할 수 있어
돋보기에 사용하는 광학 렌즈를 프린팅할 수 있다는 특징이 있지만
내구성이 좋지않고 소재 제한이 있으며, 빛에 민감한 단점을 가집니다.
여섯째
판재 적층 방식
종이와 같은 얇은 재료를 레이저, 칼 등으로 조각하고
그것을 한층 한층 접착하는 방식으로 종이, 플라스틱, 금속재질의 시트 형태 재료를 층층이 접착한 후
칼이나 레이저 커터로 형태를 잡아서 자르는 작업의 반복으로 형상이 제작됩니다.
열로 용접하는 것이 아니라서 내부 잔류응력 처리나 내부 공기 조절이 필요한 방식입니다.
일곱째
직접 용착 방식
에너지 집중식 퇴적 방식이라고도 부르는데
열 에너지를 집중시켜서 물질을 용접, 적층하는 방식으로
인두기와 납땜 공급기가 자동으로 움직이면서 적층해 나가는 방식이라 생각하시면 쉽고
재료는 금속파우더 분사를 주로 사용합니다.
ISO에서 규정한 7가지 방식에 속해 있는 대표적인 기술들을 나열해 봤습니다만
각 장비 종류도 많고 방식이 다양하여 명칭이 여러가지이나
실질적으로는 이 7가지에 속한다고 보시면 되겠습니다.
안녕하세요. 서종현 전문가입니다.
3D프린터는 컴퓨터에서 생성한 3D 모델을 바탕으로 물체를 층층이 쌓아 만드는 방식으로 작동합니다. 일반적으로 사용되는 기술은 FDM(융합 모델링) 방식으로 열 가소성 필라멘트를 녹여서 미세한 층으로 출력합니다. 먼저 CAD 소프트웨어로 모델을 설계한후, 이를 STL 파일 형식으로 변환하여 프린터에 전송합니다. 프린터는 이 파일을읽어 모델을 여러 층으로 나누고, 각 층을순차적으로 쌓아 최종 물체를 완성합니다. 이 과정에서 정밀한 움직임과 열 조절이 중요합니다.
안녕하세요. 황성원 전문가입니다.
3D 프린터는 디지털 모델을 기반으로 물체를 층층이 쌓아가며 제작하는 혁신적인 기술입니다.
이 기술은 주로 적층 제조로 불리며 전통적인 제조 방식과는 달리 재료를 제거하는 방식이 아닌 재료를 추가하여
물체를 형성합니다.
3D 프린팅의 기본 원리는 CAD 소프트웨어를 사용하여 3D 모델을 설계하는 데에서 시작됩니다.사용자는 원하는 형상을 컴퓨터에서 설계하고 이 모델을 3D 프린터가 이해할 수 있는 형식으로 변환합니다.
안녕하세요. 조일현 전문가입니다.
기존의 2D인 X,Y축에서 Z축을 추가하여 입체적인 구조를 만들어 낼 수 있습니다.
이는 3D 모델을 얇은 수평 층으로 슬라이스를 한층 씩 쌓아 올리는 구조로 진행 됩니다.
관련 재료로는 플라스틱, 분말 형태 재료, 광경화성 수지 등으로 만듭니다.