【3D 프린팅】 1강. 3D 프린팅 개념

1강. 3D 프린팅 개념

 

추천글 : 【3D 프린팅】 3D 프린팅 목차 

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1. 개요 [본문]

2. 고체 기반형 1. 압출 적층 조형 [본문]

3. 고체 기반형 2. 잉크젯 프린팅 [본문]

4. 고체 기반형 3. 적층물 제조 [본문]

5. 고체 기반형 4. DED [본문]

6. 분말 기반형 1. 파우더 베드 퓨전 [본문]

7. 액체 기반형 1. 광경화 수지 조형 [본문]

8. 참고자료 [본문]

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1. 개요 [목차]

⑴ 정의 : 층층이(layer by layer) 물체를 만들어 내는 공정

⑵ 3D 프린팅은 rapid prototyping, additive manufacturing이라고도 불림 

⑶ 장점 : 다품종 소량생산

⑷ 단점 : 표면 해상도 낮음

⑸ 주석 : 아래 그림에서 화살표는 베드(bed) 등의 표시된 장치의 동선 방향임 

 

 

2. 고체 기반형 1. 압출 적층 조형(FDM, fused deposition modeling) [목차]

 

Figure. 1. fused deposition modeling

 

⑴ 정의 : 고체 수지재료에 열을 가해 녹인 후 노즐을 통해 사출시키고 적층하여 조형

⑵ 재료 : 와이어 또는 필라멘트형. 열가소성 플라스틱(thermoplastic), eutetic metal
⑶ 장점 : 제작비용 저렴. 고속. 단순. 가장 많이 사용 

⑷ 단점 : 전단응력에 약함. 재료 선택에 제한이 있음 

⑸ 예 : 미국 Stratasys의 FDM 시스템 

 

 

3.  고체 기반형 2. 잉크젯 프린팅(inkjet printing, polyjet printing) [목차]

 

Figure. 2. polyjet process

그림은 SLA와 융합하여 UV에 의해 점성 액체가 경화되는 과정도 보여줌

 

⑴ 정의 : 재료를 헤드에서 녹여 노즐을 통해 분사

⑵ 재료 : 왁스 성질을 가진 펠릿형 (액체에서 고농도로 분산된 분말)

⑶ 장점 : 빠름. 거대한 구조물을 프린트할 수 있음

⑷ 단점 : 해상도 낮음. 층 간의 결합이 잘 안 됨

⑸ 예 : 이스라엘의 Objet 사의 Polyjet 시스템

 

 

4. 고체 기반형 3. 적층물 제조(LOM, laminated object manufacturing) [목차]

 

Figure. 3. sheet lamination

 

⑴ 정의 : 종이나 플라스틱 시트를 접착하면서 칼을 사용해 절단 후 적층하여 조형

⑵ 재료 : 플라스틱, 세라믹, 금속, 반도체, 종이 등. 시트, 필름, 테이프, 호일 형태

⑶ 장점 : 재료 물질이 가장 저렴. 단순함 

⑷ 단점 : 표면처리가 좋지 않음. 복잡한 형상을 만들지 못함 

⑸ 예 : 미국 Helisys 사의 LOM 시스템 

 

 

5. 고체 기반형 4. DED(direct energy deposition) [목차]

 

Figure. 4. electron beam direct manufacturing

 

⑴ 정의 : 전자총이 층층의 물체를 만들기 위해 철사를 녹임

⑵ 재료 : 파우더 또는 와이어 형태. 세라믹, 폴리머, 금속 

⑶ 장점 : 빠름. 저렴. 기계적 특성 우수 

⑷ 단점 : 표면처리가 좋지 않음. 정확도 낮음 

⑸ 예 : EBDM(electron beam direct manufacturing)

 

 

6. 분말 기반형 1. 파우더 베드 퓨전(powder bed fusion) [목차]

 

Figure. 5. 3D 프린팅의 좁은 의미 

분말에 접착제를 뿌리는 과정이 나타나 있음

 

Figure. 6. selective laser sintering

 

⑴ 정의 : 분말 형태의 재료를 가열한 후 결합하여 제작 

⑵ 재료 : 미세 플라스틱 분말, 모래, 금속 성분의 가루 등 

⑶ 장점 : 정밀도가 높음 

⑷ 단점 : 비쌈

⑸ 특징 

① 재료 형태에 따라 접착제를 사용하거나 레이저를 사용하는 프린터가 있음  

② 파우더는 재활용 가능

③ 기존에 쌓여 있는 파우더 자체가 서포트(support) 역할을 함 : FDM과 차이가 있음 

⑹ 종류 1. DED 중 파우더를 재료로 사용하는 경우

⑺ 종류 2. 직접 금속 레이저 소결 조형(DMS, direct metal laser sintering)

① 정의 : 금속 파우더를 레이저로 소결시켜 생산 

② 재료 : 대부분 금속 합금

③ 장점 : 강도 높은 제품 생산 가능 

⑻ 종류 3. 전자빔 소결(EBM, electron beam melting)

① 정의 : 전자빔을 통해 금속 파우더를 용해하여 티타늄 같은 고강도 부품을 제조 

② 재료 : 티타늄 합금 

⑼ 종류 4. 선택적 레이저 소결 조형(SLS, selective laser sintering)

① 정의 : 레이저로 재료를 가열하여 응고시키는 방식 

② 재료 : 열가소성 플라스틱(thermoplastic), 금속 파우더, 세라믹 파우더

③ 장점 : 높은 정밀성 

⑽ (주석) 종류가 거기서 거기 같음

⑾ 예 : 미국 3D Systems의 SLS 시스템, 독일 EOS의 SLS 시스템 

 

 

7. 액체 기반형 1. 광경화 수지 조형(SLA, stereo-lithography apparatus) [목차]

 

Figure. 7. stereolithography

 

⑴ 정의 : 레이저나 강한 자외선을 이용하여 재료를 순간적으로 경화시켜 형상 제작 

⑵ 재료 : 액체 상태의 photopolymer 

⑶ 장점 : 얇고 미세한 형상 제작. 고해상도. 투명한 물체 제작 가능

⑷ 단점 : 물질 제한이 매우 큼. 느림. 비쌈 

⑸ 종류 1. DLP(digital light processing) 

① 정의 : 빛의 프로젝터가 UV 광선을 마스크를 통해 합성수지 위에 발사시키는 방식 

⑹ 예 : 미국 3D Systems의 SLA 시스템 

 

 

8. 참고자료 [목차]

 

3DPrintingBiomaterials.pdf

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3D Printing.pdf

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입력: 2015.11.16 14:11

수정: 2016.02.25 10:24