3D 프린터 란 무엇입니까?
현대 세계에서 가장 유망한 트렌드 중 하나는 3D 프린팅을 사용하여 3차원 물체를 만드는 것입니다. 인쇄 기술을 사용하면 매우 복잡하고 상세한 제품을 만들 수 있습니다. 오늘날 3D 프린팅의 활용은 생산 현장뿐만 아니라 가정에서도 가능하며, 이를 위해서는 3D 프린터를 구입하면 충분합니다.
3D 프린터란 무엇입니까?
3차원 프린터는 생성된 디지털 3D 모델을 기반으로 객체를 생성할 수 있는 장치입니다. 제품은 재료를 층별로 적용하여 얻습니다. 열가소성 수지와 광중합 수지를 베이스로 사용하고 있으나, 기술의 발전에 따라 원료로 사용되는 소재의 수도 늘어나고 있습니다.
제조 절차는 다음과 같습니다.
- 3D 모델을 생성하는 프로세스가 진행됩니다. 모든 비율을 유지하면서 미래 제품의 시각적 이미지가 개발됩니다. 모델은 특수 소프트웨어를 사용하여 생성됩니다.
- 모델을 생성한 후 파일을 처리해야 합니다. 처리는 파일을 전체 모델을 여러 병렬 레이어로 나누는 디지털 코드로 변환하는 것으로 구성됩니다. 이러한 방식으로 3D 장치에 대한 명령이 생성되어 재료를 배포하여 개체를 만듭니다.
- 마지막 단계는 제품의 3D 프린팅입니다. 재료를 층층이 도포하여 제품을 만드는 과정.이 프로세스는 0Y 및 0X 축을 따라 이동하는 프린트 헤드(압출기)를 사용하여 수행됩니다. 재료는 레이어의 프로그램 코드에 따라 수평면을 따라서만 공급됩니다. 다음 레이어를 적용하기 위해 압출기는 레이어 크기와 동일한 거리에서 수직 가이드(0Z 축을 따라)를 따라 이동합니다. 그 후 다음 수평 레이어가 적용되기 시작합니다.
참조: 인쇄 공정은 제조 기술에 따라 다르지만 일반적으로 제품을 만드는 과정은 재료를 층별로 도포하는 과정으로 이루어집니다.
3D 프린터의 종류
장치는 인쇄 프로세스의 고유성에 따라 구분됩니다. 사용된 기술에 대해. 가장 일반적인 인쇄 방법은 FDM(Fused Deposition Modeling)과 SLA(레이저 광조형)입니다.
방향성 모델링 기술은 최초로 등장한 인쇄 방법 중 하나입니다. 열가소성 물질은 뜨개질 바늘이나 실패에 실을 감은 형태로 물체를 만드는 재료로 사용됩니다. 인쇄 방법은 다음과 같습니다.
- 스풀이나 필라멘트는 압출기에 설치됩니다. 가열 장치의 영향으로 재료가 녹기 시작하고 채널을 통해 작업 표면으로 흘러갑니다.
- 압출기는 디지털 코드에 따라 지정된 좌표를 따라 이동합니다. 제조는 수평면을 기준으로 여러 층으로 이루어집니다.
- 복잡한 제품의 제조에는 주 재료와 보조 재료의 두 가지 재료가 사용됩니다. 기본재료를 사용하여 제품을 제작합니다. 보조재료는 임시 지지대를 만들고 제품의 빈 공간을 채우는 용도로 사용됩니다. 왜냐하면프린터는 아무런 이유 없이 공중에 물체를 인쇄할 수 없습니다.
참조: 보조재료는 이후 특수 용제를 사용하여 제거되거나 쉽게 부서집니다.
FDM 기술을 사용하여 만든 제품은 기계적, 화학적 강도가 좋습니다. 이러한 특성은 산업용 등급의 열가소성 수지를 사용하여 달성됩니다. 이 기술은 또한 가볍고 집에서 사용하기에 적합합니다.
SLA 기술 또는 광조형술은 레이저 형태의 에너지원의 영향으로 경화되는 액체 광중합체 수지를 사용하여 제품을 인쇄합니다. 이 방법을 사용하면 제품의 정확도가 높아집니다(최대 15미크론). 개체는 다음과 같이 인쇄됩니다.
- 작업 표면은 광중합체 액체가 담긴 용기에 한 층 깊이까지 내려갑니다.
- 에너지원(레이저)은 주어진 물체 좌표에 따라 물체의 모양을 자릅니다.
- 접촉점에서 경화가 발생하는 결과로 중합 공정이 발생합니다.
- 개체가 생산될 때까지 각 레이어에 대해 절차가 반복됩니다.
- 생산 후 모델을 특수 용액이 담긴 용기에 담가서 보조 요소를 청소합니다.
- 마지막 단계는 제품 형성 과정을 가속화하기 위한 자외선 조사입니다.
스테레오리소그래피는 가장 현대적인 기술 중 하나이지만 값비싼 재료가 필요합니다. 덜 알려진 인쇄 유형도 있습니다.
SlS(선택적 레이저 소결) 물체를 만드는 원리는 작업 영역에 분말 형태의 재료의 얇은 층을 공급하고 레이저의 작용으로 소결되는 것입니다.이 방법의 가장 큰 장점은 보조 요소를 사용할 필요가 없지만 추가적인 열처리가 필요하다는 것입니다. 국내 환경에서는 사용할 수 없습니다.
EBM(전자빔 용해). 이 기술은 선택적 레이저 소결과 유사하지만 제품이 진공 상태에서 생성되므로 추가적인 열처리가 필요하지 않습니다.
3차원 프린팅에는 3D 펜이 포함됩니다. 작동 원리는 FDM 기술과 유사하지만 외관이 더 소형이고 3차원 효과가 있는 도면을 만드는 데 사용됩니다.
3D 프린터는 무엇을 할 수 있나요?
오늘날 3D 프린팅은 거의 모든 생활 영역에서 활용되고 있습니다. 3D 프린팅을 활용해 요리를 만드는 사례도 있다. 모든 산업에서 더 복잡한 구조를 위해 복잡한 부분이 생성됩니다. 하지만 가장 관련성이 높고 필요한 분야는 여전히 의학입니다.
몇몇 회사에서는 천연 직물을 실질적으로 대체할 수 있는 유기 모조품을 개발하고 있습니다. 3D 프린팅은 관절 교체 분야에도 도움이 될 수 있습니다. 3차원 제조의 가장 일반적인 응용 분야는 치과입니다. 보철물 외에도 프린터를 사용하여 장기 모델을 제작합니다. 3D 프린팅 기능은 날로 증가하고 있으며 접근성도 높아지고 있습니다.
3D 프린터는 사람뿐만 아니라 동물에게도 도움이 됩니다. 유명한 사례 중 하나는 산불로 다친 거북이의 등껍질을 만드는 것입니다. 그래서 새로운 껍질이 동물의 생명을 구했고, 그러한 경우가 많이 있습니다. 또 다른 독특한 사례는 코끼리의 의족이다. 이 사건의 독창성은 동물의 무게가 커서 코끼리용 보철물이 실제로 만들어지지 않는다는 사실에 있습니다.
현대적인 인쇄 기술을 사용하면 건물 전체를 만들 수도 있습니다. 연구원들은 작은 집(37평방미터)을 건설하는 데 단 24시간밖에 걸리지 않았고 비용도 기존 방법에 비해 절반에 불과했습니다.
