3D 프린팅과 관련하여 알아야 할 모든 것을 안내합니다.

 이 글은 3D 프린팅에 도전하고자 하는 예비 적층 제조 실무자를 위한 참고 가이드 역할을 할 것입니다. 데스크톱 3D 프린터의 기본 사항, FDM 프린터와 SLA 프린터의 기본적인 차이점, 디자인 소프트웨어와 그 기능, 보정 과정, 3D 프린팅 과정에서 흔히 발생하는 문제, 의료, 자동차 산업, 교육 등 다양한 분야의 성공적인 결과물과 사용법에 대해 알아보세요. 3D 프린팅의 원리를 배워 이 유망한 산업에 참여할 수 있는 역량을 키워보세요.

3D 프린팅에 관한 초보자 가이드: 알아야 할 모든 것

3D 프린팅은 물체를 효과적으로 제조하는 데 사용할 수 있는 독특한 도구이기 때문에 많은 분야에서 이 기술을 활용하고 있습니다. 사출 성형 및 FDM, SLS, SLA와 같은 기타 적층 제조 공정을 통해 프로토타입 개발은 물론 제품 디자인에 혁신을 가져왔습니다. 특히 프로토타이핑, 교육, 의료 등 다양한 분야에서 활용되는 것으로 나타나 그 다재다능함을 입증했습니다.

이 가이드를 처음 접하는 분들을 위해 포괄적인 가이드를 만들었습니다. 3D 프린팅이 가이드에서는 3D 프린팅을 처음 시작하는 사람이 고려해야 할 모든 필수 요소와 조건에 대해 설명하려고 합니다. 3D 프린팅의 기본 사항, FDM, SLS, SLA 등 프린터의 종류, 디자인할 때 고려해야 할 사항, 3D 프린팅에 대해 처음 접하는 경우, 그리고 흔히 접할 수 있는 몇 가지 사항에 대해 설명합니다. 또한 자동차, 항공우주 및 더 많은 분야에서 3D 프린터를 사용할 수 있는 가능성에 대해서도 논의합니다. 이 가이드가 끝나면 독자들은 3D 프린팅 여정을 시작하는 데 필요한 기본 지식을 갖추게 될 것입니다.

3D 프린팅 기본 사항

3D 프린팅이란 무엇인가요?

3D 프린팅은 일반적으로 스택 몰딩 또는 적층 제조로 구분되며, 금전적 또는 디지털 아카이브에서 3차원의 물체를 제작하는 과정입니다. 3D 프린팅은 재료를 제거하는 전통적인 방식인 감산 제조와 달리 주어진 3D 청사진에 따라 재료를 층층이 쌓아 올리는 방식입니다.

3D 프린팅의 역사

3D 프린팅의 역사는 1980년대 척 헐이 광조형이라는 물체를 개발하기 위한 최초의 상업적 접근 방식을 개발한 이후로 거슬러 올라갑니다. 1990년대에는 용융 증착 모델링과 선택적 레이저 소결 등 다른 방법도 개발되었습니다. 2000년대에는 3D 프린팅 기술이 주목을 받았지만, 2010년대 들어 특허가 부여됨에 따라 3D 프린팅 기술은 감소하기 시작했습니다. 3D 프린터 비용.

3D 프린팅의 작업 방식은 어떻게 되나요?

3D 프린팅에는 3D 프린팅 소프트웨어로 3D 모델을 얇은 층으로 슬라이스한 후 가공하는 과정이 필요합니다. 프린터는 다양한 형태의 적층 제조를 사용하여 주어진 재료에서 이러한 연속적인 층을 조작하고 고형화하여 이 구조를 추가로 합성합니다. 가열된 열가소성 재료를 압출하거나(용융 증착 모델링/FDM), 자외선 레이저로 액체 포토폴리머 수지를 경화하거나(스테레오 리소그래피/SLA), 레이저와 같은 에너지원을 사용하여 플라스틱, 금속 또는 어떤 구성일 수 있는 입자를 융합하는(선택적 레이저 소결/SLS 또는 선택적 레이저 용융/SLM) 등의 층으로 증착됩니다.

3D 프린터 유형

용융 증착 모델링(FDM)

FDM은 사용 가능한 모든 옵션 중에서 가장 일반적이고 비용이 가장 적게 드는 3D 프린터입니다. In FDM가열된 압출 바늘을 통해 PLA, ABS, HIPS 등의 재활용 폴리머를 필라멘트 형태로 프린터에 삽입합니다. 그 후 프린터는 G 코드를 사용하여 노즐을 매우 조심스럽게 움직여 용융 된 플라스틱의 얇은 층을 압출하여베이스에서 물체를 층으로 쌓아 올립니다.

선택적 레이저 소결(SLS)

SLS는 다른 3D 프린팅 기술과 마찬가지로 파우더 베드 메커니즘으로 작동하며, 고출력 레이저가 나일론, 금속, 모래 또는 세포와 같은 분말 재료의 특정 영역을 선택적으로 녹여 하나의 고체 형태의 3D 프린팅 물체로 만듭니다. 내부에서 움직이는 명확한 섹션이 있는 다면 구성은 매우 간단하게 개발할 수 있습니다. SLS 프린터 는 일반적으로 다른 제품보다 더 비싸지만 기능적으로 완전한 기능을 갖춘 프로토타입과 최종 제품 부품을 더 빠른 속도로 제작할 수 있습니다.

스테레오리소그래피(SLA)

SLA는 액체 광폴리머 수지를 UV 레이저를 사용하여 디지털 모델에 따라 한 층씩 고체 부품으로 고형화하며, 보석, 치과 모형 등과 같이 작고 복잡한 디테일이 필요한 분야에 적합한 매끄러운 표면 마감으로 정확한 프로토타입을 제작합니다. SLA 레진 주조는 성형 및 제조가 가능한 프로토타입을 제공합니다.

기타 프린터 유형

다른 일반적인 3D 프린팅 방법으로는 디지털 광경화(DLP), 파우더 베드 용융, 전자빔 용융(EBM), 폴리젯 프린팅 등이 있습니다. DLP는 디지털 투사 방식이지만 전체 층을 함께 경화시키는 반면, EBM은 금속 분말을 완전히 녹입니다. 잉크젯 3D 프린팅은 다양한 재료 방울을 증착하여 모델을 제작합니다. 탄소, 유리 등 재료 옵션이 확장되어 산업 전반에 걸쳐 고유한 응용이 가능합니다.

3D 프린팅을 위한 디자인

3D 모델링 소프트웨어

3D 프린팅 객체와 관련된 모델링에는 CAD(컴퓨터 지원 설계) 소프트웨어가 필수적입니다. 인기 있는 무료 소프트웨어 옵션으로는 TinkerCAD, Autodesk Fusion 360, Blender가 있습니다. 상용 패키지에는 SolidWorks, AutoCAD, Inventor가 있습니다. CAD 프로그램을 사용하면 디지털 프로토타입을 생성하고 디자인을 시각화할 수 있습니다.

성공적인 3D 프린팅을 위한 요소

성공적인 출력을 보장하는 특정 요소가 있습니다. 폴리머, 금속, 세라믹, 복합재 등의 강도, 유연성, 온도 저항성 등 재료 과학을 고려한 적절한 물체 크기가 중요합니다. 정확한 벽 두께, 밀도, 표면 마감, 디테일링 및 돌출부 관리로 고장을 방지하는 것이 중요합니다.

일반적인 파일 유형

3D 프린팅과 관련하여 가장 널리 사용되는 파일 형식은 표면 지오메트리만 정의하는 STL(표준 테셀레이션 언어)입니다. STL은 G-Code에서 인식하는 개별 레이어 방향에 맞게 슬라이스해야 합니다. 슬라이싱 프로그램의 예로는 Slic3r과 CURA가 인쇄 방향을 지정하고, 필요한 곳에 서포트를 추가하며, 최상의 결과를 위해 레이어 높이를 최적화하는 프로그램입니다. 다른 포맷으로는 OBJ, 3MF, AMF 등이 있습니다. 원활한 프로세스 최적화를 위해서는 적절한 모델 크기 조정, 방향 및 슬라이스 설정이 중요합니다.

모델링 소프트웨어, 슬라이싱 프로그램과 함께 잘 인쇄되는 모델을 만들기 위한 요소를 이해하면 앞서 언급한 산업 전반의 기능적 응용 분야뿐만 아니라 창의성을 위해 사용 가능한 재료의 잠재력을 최대한 활용하는 데 도움이 됩니다. 개인 제조 및 분산 제조 개념이 부상함에 따라 3D 프린팅과 관련된 사용자 친화적인 도구에 대한 수요는 시간이 지남에 따라 꾸준히 증가하고 있습니다.

초보자 팁

보정 및 테스트 인쇄

일관된 인쇄를 위해서는 보정이 중요합니다. 적절한 첫 번째 레이어 접착력을 얻기 위해 빌드 플레이트의 수평을 맞춥니다. 압출기 단계를 보정하여 정확한 재료 증착을 보장합니다. 복잡한 프린트를 하기 전에 3D 프린팅 모델과 관련된 기본 사항으로 테스트 프린트를 실행하여 장비 설정을 검증합니다.

필라멘트 선택 및 보관

프린터와 용도에 맞는 필라멘트를 선택하세요. PLA는 친환경적이지만 ABS가 더 강합니다. 주변 습도는 시간이 지남에 따라 플라스틱을 부식시키므로 필라멘트를 습기가 없는 용기에 보관하십시오. 습기는 인쇄 중 고장을 일으켜 교체해야 하는 원인이 됩니다.

일반적인 문제 및 해결 방법

빠른 냉각, 접착력 저하 또는 강한 가열 주기로 인해 뒤틀림이 발생합니다. 온열 베드, 테두리/드래프트 또는 인클로저를 추가하세요. 일관되지 않은 온도, 속도 변화 또는 잘못 슬라이스된 모델로 인해 치수 정확도가 떨어질 수 있습니다. 후퇴 및 코스팅은 블롭을 방지합니다. 오버행은 처짐을 방지하기 위해 인쇄된 스캐폴딩 또는 최적의 레이어 설정이 필요합니다. 일반적으로 베드 레벨링, 재보정 및 적절한 인쇄 조건으로 문제를 해결하면 신뢰할 수 있는 결과를 얻을 수 있습니다.

초보자 친화적인 프린터, 좋은 필라멘트 스풀 몇 개, 보정 루틴, 초기 인쇄물 테스트 실행, 고급 프로젝트 전에 일반적인 문제에 익숙해지면 3D 프린팅과 관련된 즐거운 자기 주도 학습 경험을 할 수 있습니다. 인내심을 갖고 실패를 통해 배우고 커뮤니티의 도움을 구하면 평생 보람 있는 취미를 키울 수 있습니다.

3D 프린팅 응용 분야 및 미래 측면

신속한 프로토타이핑

프로토타이핑의 3D 프린팅 를 사용하면 제조업체는 기존 방식에 비해 더 빠르고 저렴한 비용으로 프로토타입을 제작할 수 있습니다. 따라서 제품 개발 주기가 크게 단축됩니다. 복잡한 내부 구조를 구현할 수 있습니다.

교육

STEAM 교육에 혁신을 일으키고 있는 메이커스페이스에서는 3D 프린팅을 활용하여 추상적인 개념을 실습을 통해 시각화합니다. 학생들은 자신의 창작물을 직접 프린팅하여 다양한 분야의 전문 지식을 습득합니다.

의료 애플리케이션

의료 분야에서 3D 프린팅 해부학 모델은 수술 전 계획 수립을 돕고 맞춤형 보철물은 환자 치료를 개선합니다. 미래의 바이오프린팅 기술은 기증자의 한계를 뛰어넘어 생체 조직과 장기 전체를 인쇄할 수도 있습니다.

기타 산업

자동차, 항공우주 및 방위 산업에서는 기존 방식으로는 제조할 수 없는 특수 부품을 제작합니다. 온디맨드 3D 프린팅을 통한 대량 맞춤화는 앞서 언급한 산업 분야의 소비자 선호도를 충족합니다.

나노기술과 새로운 바이오 소재를 접목한 재료 과학이 발전함에 따라 3D 프린팅 역량에 대한 관심은 인프라에서 우주 기술에 이르기까지 다양한 분야에서 폐기물을 최소화하는 정밀 제조를 통해 지속 가능성을 높일 것입니다. 로봇 공학, 인공지능, 블록체인을 적층 기술과 통합하면 전 세계 공장 현장에 변화가 일어날 것입니다. 기술적인 측면에서는 도전 과제 남아 있지만 3D 프린팅의 미래는 의심할 여지없이 밝아 보입니다.

결론

3D 프린팅은 디지털 제작 방식을 도입하여 디자인 및 제조 분야에 혁신을 가져왔습니다. 이 가이드는 초보자가 3D 프린팅의 잠재력을 활용하는 방법을 이해하는 데 필수적인 3D 프린팅 관련 기본 사항을 다루는 것을 목표로 합니다. 다양한 3D 프린터 기술과 재료를 탐색하는 것부터 최적화된 모델을 설계하는 것까지, 성공적인 프린팅을 위해서는 여기에 설명된 원칙을 적용해야 합니다.

적절한 기계 캘리브레이션과 문제 해결 솔루션에 익숙해지면 대부분의 일반적인 문제를 피할 수 있습니다. 3D 프린팅 기술이 다른 혁신 기술과 통합되어 발전함에 따라 응용 분야는 계속 다양해질 것입니다. 그러나 3D 프린팅의 핵심, 즉 추상적인 아이디어를 경계를 넘어 인류에게 도움이 되는 응용 분야를 통해 유형의 물체로 변환하는 힘은 그대로 유지될 것입니다. 이 가이드에서 얻은 기본 지식을 바탕으로 3D 프린팅과 관련된 흥미로운 여정을 시작할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

3D 프린팅은 초보자에게도 친숙한가요?
데스크톱 3D 프린터는 점점 더 저렴해지고 있으며 초보자도 쉽게 사용할 수 있습니다. 하지만 기계를 설정하고 디자인 소프트웨어를 이해하는 데는 학습 곡선이 있습니다. 하지만 온라인의 많은 리소스가 이 과정을 간소화하는 데 도움을 줍니다.

물체를 3D 프린팅하는 데 시간이 얼마나 걸리나요?
인쇄 시간은 물체 크기, 소재, 레이어 두께 및 프린터 속도에 따라 다릅니다. 대략적인 예상으로는 작은 물체는 1~8시간, 큰 기능 부품은 1~5일 정도 소요될 수 있습니다.

초보자에게는 PLA와 ABS 중 어느 것이 더 낫나요?
PLA는 저렴하고 유해 물질 배출이 적습니다. 연성 ABS보다 초보자도 쉽게 인쇄할 수 있습니다. 그러나 ABS 부품은 더 강하고 더 높은 온도에 견딜 수 있습니다. 따라서 PLA는 초기 학습 프로젝트에 적합합니다.

잘못 인쇄된 3D 프린트를 수정하려면 어떻게 하나요?
뒤틀림이나 박리 등 인쇄 실패의 원인이 되는 문제는 아세톤 증기 또는 초음파 세척을 사용하여 해결할 수 있습니다. 심하게 손상된 인쇄물은 지지대에서 다시 시작할 수 있습니다. 마지막으로 보정을 조정하면 반복되는 오류를 방지할 수 있습니다.