SLA와 SLS 3D 프린팅 파트의 세라코트 세라믹 코팅 방법 가이드

시중에는 세라믹으로 코팅하면 성능과 심미성이 좋아지는 소재가 폭넓게 존재합니다. 세라믹 코팅을 한 파트는 특유의 내화학성과 내열성 덕분에 극한의 환경으로 파트에 손상이 생길 수 있는 자동차 산업과 항공 우주 산업, 표면 마감이 아주 중요한 소비재 산업을 비롯하여 다양한 분야에서 안성맞춤으로 사용할 수 있습니다.

백서에서는 광경화성 수지 조형 방식(SLA)과 선택적 레이저 소결 방식(SLS)으로 제작된 3D 프린팅 파트에 세라코트를 코팅하는 법을 다뤄보겠습니다. 저희가 다루려는 세라코트 코팅법은 NIC Industries사에서 개발했습니다.

원래 세라코트로 코팅하는 파트는 대부분 금속이지만 최종 사용품 분야에서 3D 프린팅을 채택하는 일이 늘어나면서 금속보다 빠른 생산 속도와 저렴한 비용 덕에 세라코트로 코팅한 플라스틱이 금속의 대안으로 부상하고 있습니다. 세라코트로 코팅된 파트의 내열성과 내화학성은 3D 프린팅 파트에 특히 지대한 영향을 미칩니다. 플라스틱 3D 프린팅 파트는 UV 노출에 민감하며 장기간 노출되면 아웃도어 분야의 최종 사용품처럼 분해될 수 있습니다. 이런 파트에 세라코트를 단 한 겹만 코팅해도 파트가 UV에 더 노출될 수 있는 것을 막을 수 있고 3D 프린팅 파트의 설계 자유도를 활용할 기회가 생깁니다. 자동차나 스포츠 장비 업계 등 극한의 환경 때문에 이전에는 시도해 볼 수 없었던 분야로까지 작업 영역이 넓어지는 것입니다. 세라코트는 표면의 기공을 메우거나 매끄럽게 만들 수도 있어 SLS 3D 프린팅 파트 처럼 이미 성능이 우수한 소재의 기능도 향상할 수 있으며 동시에 심미성, 내화학성, 내열성도 개선할 수 있습니다. 

세라코트와 3D 프린팅 기술을 접목시키면 설계 자유도와 맞춤화 가능성 확장으로 더 많은 기회를 창출할 수 있습니다. 금속 파트를 기존 방법으로 생산한다면 UV 노출에 안정적일 수 있겠지만 적층 제조의 설계 자유도는 이용해 볼 수 없습니다. 3D 프린팅을 이용하면 설계가 유연해지고 맞춤화 역량이 생기지만 기존 제조 기술로 이용할 수 있는 탄력성은 부족합니다. 이 두 방법을 조합하면 엔지니어와 디자이너, 생산자에게 튼튼하고, 매력적이며 오래가는 파트를 주문형으로 또는 소량으로 생산할 기회가 열려 더욱 지속 가능한 제조 시스템으로 자리매김할 수 있습니다.

파트를 세라코트로 코팅하는 방법 중 하나는 공인 시공업체를 찾는 것입니다. 시험해 보려거나 컨셉 증명의 목적으로 한 번 도포해 보려고 한다면 외주로 맡기는 것이 비용면에서 효율적이며 단 시간 안에 목적을 달성할 수 있습니다. 전 세계적으로 광범위한 공인 시공업체가 세라코트를 취급합니다. 업체 데이터 베이스를 공인 시공업체가 수용하는 시공 작업 유형별로 필터링할 수도 있으며 이 경우에는 3D 프린팅 파트로 검색해야 합니다.

NIC Industires에서는 세라코트 코팅을 인하우스로 도입하는 데 관심이 있는 분들을 위해 다양한 워크플로에 필요한 권장 장비 패키지를 패키지별 가격대로 판매하고 있습니다. 가장 크게 지출해야 하는 장비는 필수 스프레이 부스이고 H Series와 Elite 코팅을 고려하시는 분들은 추가로 후경화 오븐도 필요합니다. 세라코트로 코팅한 파트를 생산하고자 하시는 분은 NIC Industries에서 제공하는 다목적 로봇 플랫폼을 이용해 볼 수 있습니다. 다목적 플랫폼에서는 일일 단위로 더 많은 물량을 처리할 수 있습니다.

인하우스 방식으로 세라코트를 코팅하려고 필요한 장비를 구매하고 적절히 테스트했다면 HVLP 스프레이 건으로 코팅제를 도포하는 작업은 간단합니다. 3D 프린팅으로 제작된 지그, 고정구, 마스킹 장치를 이용하면 그 복잡한 형상을 완전히 균일하고 완벽하게 코팅할 수 있는 방식으로 조작하고 처리할 수 있습니다.

도색이나 마감 과정에서 파트의 일부를 가리는 프로세스인 마스킹은 시간이 많이 걸리는 노동 집약적인 작업입니다. 세라코트 로봇을 생산 워크플로에 통합한 기업은 생산 물량 처리 과정에서 테이프로 파트를 마스킹하는 작업에서 병목 현상이 발생할 수 있습니다. 3D 프린팅 마스크는 여러 번 재사용할 수 있고 각 파트에 맞춰 개별적으로 설계할 수 있어 부착과 제거에 몇 초 밖에 걸리지 않습니다. 3D 프린팅을 이용하면 세라코트로 코팅한 파트를 대량으로 생산하면서도 마스팅 작업에서 병목 현상이 발생할 일이 없습니다. SLA 방식과 SLS 방식으로 프린팅한 마스크는 모두 간단한 설계와 일괄 프린팅으로 제작할 수 있고 마감 작업이 끝나면 쉽게 제거할 수 있습니다.

코팅 과정의 효율성과 완성된 파트의 성능은 코팅제와 파트 사이의 접착력에 달려 있습니다. 화학적 검사를 다양하게 실시해 보는 것도 적절한 접착력을 얻고 주어진 바탕 파트와 코팅제의 조합으로 혹독한 환경을 확실히 이겨낼 수 있는 방법입니다. 혹독한 환경 중에는 자동차 엔진이 있으며 이런 환경에 있는 구성품에는 디젤과 같은 부식제가 금속과 플라스틱 파트 모두에서 품질 저하를 가져옵니다. NIC Industries는 자체 테스트도 여러 가지로 수행해오고 있으므로 사용자는 자체 테스트를 진행하기 전에 결과를 문의하는 것이 좋습니다. 

검사 결과 전문을 확인하려면, 오늘 세라코트 백서를 다운로드하세요.

SLS 3D 프린팅 파트와 고성능 세라믹 코팅의 조합은 심미적으로도 기계적으로도 까다로운 최종 사용 응용 분야를 처리하기에 좋으며 소량 생산과 대량 맞춤 생산에 투입했을 때는 비용 효율적인 사출 성형의 대안이 될 수 있습니다.

Formlabs의 Fuse 시리즈 SLS 3D 프린터에서 프린팅하고 세라코트로 코팅한 샘플 파트로 최종 사용 제품을 소량 생산할 때의 소재비와 인건비를 확인해 보겠습니다. 

^{*인증 시공 업체의 가격인 $75/hr를 기반으로 산정했으며 이 가격은 세라코트 로봇 도장 플랫폼을 이용할 경우 극적으로 절감할 수 있습니다. Fuse 1+ 30W을 이용하면 이 VR 리모컨 조립품 36개(상단 파트 36개와 하단 파트 36개)를 24시간 27분에 걸쳐 생산할 수 있으며 이 속도로 한 주에 200개가 넘는 파트를 생산할 수 있습니다.}

3D 프린팅 파트의 필요성은 증가일로를 걷고 있으며 세라코트 코팅은 적층 제조로 의미 있는 효과를 거둘 수 있는 업계와 응용 분야의 수를 더 넓히고 있습니다. 3D 프린팅 플라스틱 파트의 제조 비용은 비교적 저렴하지만 사용할 수 있을 만큼 튼튼하지 않은 응용 분야는 세라코트로 코팅을 할 경우 인장탄성 계수가 커질 수 있습니다. 심지어 응용 분야의 스펙트럼은 내열성과 내화학성으로 더 넓어집니다.

자동차 생산 업체는 이미 3D 프린팅을 자사의 워크플로에 도입하여 기존 기계 가공 파트의 경량화, 공급망 문제 해결, 맞춤화 제공, 합리적인 비용으로 신속하게 제작된 지그, 고정구, 수리용 파트를 이용한 비용 절감 효과를 얻어오고 있으며 

이제는 손쉬운 3D 프린팅과 세라코트 코팅 워크플로를 이용하여 고온과 UV 노출을 더 원활하게 견디는 파트를 제작하고 광범위한 최송 사용 응용 분야에 도전할 수 있게 되었습니다. 제작하려는 것이 한 대 뿐인 커스텀 메이드 럭셔리 자동차든 작동하는 프로토타입이든 세라코트를 코팅한 3D 프린팅 파트를 이용하면 엔진도 외장재도 제작할 수 있습니다.

세라코트와 세라코트를 적층 파트에 적용하는 방법에 관해 자세히 알아보고 싶으시면 저희 전문가와 상담해 보세요.