보유 중인 3D 프린터의 빌드 볼륨보다 큰 모형을 3D 프린팅하는 법

아직 대형 3D 프린터가 없으세요? 소형 데스크톱 3D 프린터로 무엇이 가능한지 가늠할 때는 빌드 볼륨을 넘어서 생각해보세요. 스마트폰이나 도로 교량과 같은 조립품이 여러 개의 개별 구성 요소로 구성된 것처럼, 모델을 프린트 후 결합할 수 있는 더 작은 부품으로 분할하는 것은 빌드 플랫폼에 맞지 않는 대형 물체를 3D 프린트하는 데 적합한 솔루션입니다.

전체 파트를 하나의 빌드에 넣을 수 있더라도, 파트를 나누는 것이 고품질의 결과를 얻는 가장 좋은 방법일 수 있습니다. 여러 개의 표면이나 마주보는 표면에 서포트 표시가 없어야 하는 경우, 디자인에 복잡한 돌출부가 있는 경우, 또는 모델에 프린트 중에 레진이 고일 수 있는 공동이 있는 경우에 해당합니다.

여러 개의 파트를 3D로 프린트하면 다중 소재 조립품을 만들거나 딱딱하고 유연한 3D 프린트 파트를 결합하여 오버몰딩을 시뮬레이션하는 등 새로운 기회가 열립니다.

여러 파트를 조립하려면 파트를 결합해야 합니다. 접합 방법을 선택할 때 가장 먼저 고려해야 할 사항은 접합된 조인트의 강도입니다. 이는 부품의 궁극적인 사용 사례에 따라 달라집니다.

• 화학적 고정: 기능적으로 사용하거나 충격을 견디도록 제작되지 않은 예술 작품, 축소 모형 및 복잡한 모양의 경우 결합제를 사용하세요.

• 기계적 고정: 견고한 기계적 연결이 필요하거나 구성 요소가 반복적으로 장착 및 분리되어야 하는 경우, 기능적 엔지니어링 부품에 나사산 또는 포켓 구멍을 추가하세요.

이 가이드에서는 화학적 고정을 사용하여 여러 조각으로 이뤄진 대형 광경화성 레진 조형 방식 (SLA) 3D 프린트 모형을 만드는 데 중점을 둡니다. 이 가이드에서는 화학적 고정을 사용하여 대형 다중 조각 광조형(SLA) 3D 프린트 모델을 만드는 데 중점을 둡니다.

모델을 분할하는 데에는 두 가지 방법을 권장합니다.

• 얼라이너 피처를 디자인에 추가하면 프린트물이 스스로 정렬됩니다.
• 파트를 직선으로 자르기만 하면 되므로, 고정 과정에서 파트를 정렬해야 합니다.

어떤 방법을 선택하든, 부품이 많으면 퍼즐을 조립하는 동안 퍼즐을 풀기 쉽도록 각 부품에 문자나 숫자와 같은 고유 식별자를 추가하는 것도 좋은 생각입니다. PreForm의 라벨링 도구를 사용하면 프린트물을 설정할 때 엠보싱 또는 디보싱 텍스트를 추가할 수 있습니다.

원하는 CAD 도구를 사용하여 3D 모델을 분할하고 슬롯, 핀, 홈, 홈 및 립과 같은 기본 얼라이너나 모델의 기존 주름을 따르는 더브테일 및 컷과 같은 보다 복잡한 얼라이너를 추가합니다.

완벽한 세상이라면 이러한 얼라이너를 사용했을 때 파트를 정렬하고 조립하는 것이 간단하지만 3D 모델과 약간만 다르거나 완벽하게 정렬되지 않으면 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서, 프린터가 뒤틀릴 가능성이 적고 치수가 정확한 파트를 프린트할 수 있는 경우에만 얼라이너 피처를 사용하세요. 

예를 들어, Formlabs의 Form 4 마스크형 광경화성 레진 조형 방식(MSLA) 3D 프린터를 사용하면 ±0.15% XY 치수 허용 오차로 복잡한 조립품도 서로 들어맞도록 고정밀 파트를 프린트할 수 있습니다.

3D 모델을 직선으로 분할하는 것은 정렬 장치를 추가하는 것보다 디자인 집약도가 낮습니다. 직선 절단은 프린트물이 약간 뒤틀리거나 정확도가 낮은 3D 프린터로 프린트했을 때 치수 변화가 더 심한 경우에도 더 잘 맞습니다.

단점은 직접 자르면 조립할 때 시간이 많이 걸릴 수 있다는 것입니다. 각 부분을 직접 정렬하고 접착제가 완전히 접착될 때까지 올바른 위치에 고정되도록 해야 하기 때문입니다.

기본적으로, 광경화성 레진 조형 방식(SLA) 3D 프린트 공정은 완전히 조밀한 파트를 생성합니다. 디자인에 따라서는 대형 물체를 3D로 프린트할 때 이는 필수 사항이 아닐 수도 있습니다. 이런 경우, 외부 셸을 3D로 프린트하거나 디자인을 비우는 것은 상당한 양의 재료와 시간을 절약할 수 있는 좋은 방법입니다.

Formlabs SLA 3D 프린터를 사용하는 경우 PreForm에는 모델의 속을 비우고(할로잉) 배출구를 추가하는 도구가 포함되어 있습니다. 대체 방법으로 Meshmixer와 같은 CAD 소프트웨어를 사용할 수도 있습니다. 3D 모델에서 속을 비우는 방법에 대한 가이드에서 자세한 내용을 알아보세요.

파트가 재료 권장 사항에 따라 프린트되고 후처리되면 이제 파트를 결합할 차례입니다. 파트의 크기와 최종 사용 사례에 따라 세 가지 파트 접합 방법을 권장합니다.

가장 큰 파트과 가장 강한 접착력의 경우 5~30분 에폭시를 사용하세요. 이 방법은 작업 시간이 가장 길어서 대형 3D 프린트 파트의 위치를 조정할 때 도움이 되지만 전체적인 조립 프로세스가 더 느려집니다. 대부분의 5분 에폭시는 약 5분 후에는 형태가 변하지 않으며 1시간 이내에 약 75%의 경화 강도에 도달합니다.

다음 옵션은 시아노아크릴레이트(CA, 또는 슈퍼 글루)로, 빠르고 상당히 강한 접착력을 만들어내 소형에서 중형 파트에 적합합니다. CA는 더러운 표면에는 잘 접착되지 않으므로 표면에 바르기 전에 파트를 깨끗이 닦으십시오. CA는 충격 강도가 중간 수준이기 때문에 강한 충격이 가해지는 용도에는 권장되지 않습니다.

더 작은 크기의 프린트물이라면 SLA 3D 프린터의 액상 레진을 그대로 사용할 수도 있습니다. 병이나 카트리지에서 소량의 레진을 트레이에 붓고, 드로퍼나 주사기를 사용하여 레진을 떠서 결합할 표면에 올려놓습니다. 파트를 연결한 후 가장자리 주위로 흘러나온 과도한 레진을 닦아냅니다. 레진을 응고시키고 파트를 결합하려면 5mW UV 레이저 광펜(파장 405nm)을 사용하여 파트 주변의 결합 영역에 빛을 비춥니다.

이 방법을 사용하면 SLA 3D 프린터로 파트를 프린트한 것처럼 화학적 결합이 생성되지만, 저전력 광원 펜은 모델에 충분히 깊이 침투하여 강력한 결합을 형성할 수 없으므로 결합 표면이 작은 경우에만 적용할 수 있습니다.

Note: 레진을 사용하여 작업할 때는 적절한 보안경과 장갑 등 보호 장비를 착용하세요.

모델을 조립하고 나면 이제 마무리할 차례입니다. 이 단계에서는 원래 3D 모델에 충실한 평평한 표면을 보장하기 위한 파트의 기하학적 수정과 일관된 도장 표면을 얻기 위한 미적 마감 처리가 포함됩니다.

프린터의 정확도와 프린트된 파트의 크기에 따라 파트가 만나는 곳에 약간의 틈새나 결함이 생기는 것은 거의 불가피합니다. Automotive putty (such as Bondo 907) sticks to the resin well and should be applied to the surface in thin layers to patch these imperfections.자동차용 퍼티(예: Bondo 907)는 레진에 잘 붙으므로 얇은 층으로 표면에 바르면 이러한 결함을 패치하는 데 도움이 됩니다. 또는, 레진을 사용하여 솔기를 채운 후 UV펜으로 경화시킵니다.. 각 층이 마르면 가볍게 샌딩하는 편이 파트의 최종 모양을 완성하는 데 도움이 됩니다.

샌딩은 모델에 남은 서포트 흔적과 불일치한 부분을 제거하는 데 도움이 됩니다. ~150그릿 사포를 사용하여 표면을 조심스럽게 건조 연마하여 큰 서포트 자국을 제거하고 파트가 만나는 가장자리를 평평하게 다듬습니다. 파트의 표면이 매끄러워지면 ~320그릿 사포로 습식 연마하여 남아 있는 모든 층을 제거합니다. 사포를 무작위로 움직여 긁힌 흔적이 생기지 않도록 하세요. 대부분의 경우, 이 두 단계를 거치면 충분히 매끄러운 마감이 만들어지지만, 사포 입자 수를 약 두 배 정도 계속 늘려서 표면이 원하는 매끄러움에 도달할 때까지 전체 부분을 젖은 상태로 사포질할 수도 있습니다.

더 큰 파트의 경우 전동 샌딩과 수동 샌딩을 함께 사용하면 상당한 시간을 절약할 수 있습니다. 전동 샌딩은 넓고 평평한 표면에 가장 적합하지만 SLA 프린트의 특징인 작은 특징, 날카로운 모서리 및 미묘한 윤곽을 쉽게 파괴할 수 있습니다. 전동 샌딩을 하면 먼지가 많이 발생하므로 주변 환경을 깨끗이 정리하세요.

Note: 전동 샌딩을 하면 먼지가 많이 발생하므로 주변 환경을 깨끗이 정리하세요. 샌더를 고정해두면 자신도 모르게 해당 부분이 빠르게 마모되기 쉽습니다.

모델을 샌딩하는 것을 마치면 비누물로 헹구어 먼지나 이물질을 제거하고 마지막 단계로 넘어가기 전에 완전히 말립니다.

프라이밍을 하면 페인트가 표면에 잘 접착되고, 더 많이 샌딩해야 할 곳이나 놓친 지지 표시를 다듬어야 할 곳을 알 수 있습니다. 매트 그레이 색상의 일반 플라스틱 프라이머는 세부 사항을 매우 잘 보여줍니다. 최상의 결과를 얻으려면 표면에 얇게 여러 겹 바르십시오. 중요한 부분은 계속해서 샌딩을 하고, 가볍게 프라이머를 다시 한 번 도포한 다음, 전체 표면이 고르게 될 때까지 이 과정을 반복합니다. 심층 가이드에서 샌딩과 프라이밍에 대해 자세히 알아보세요..

Note: 프라이밍 및 페인팅 시에는 페인트 연기에 대비해 설계된 호흡기를 포함한 보호 장비를 착용하세요.

다양한 색상으로 마무리하려면 모델을 마스크해야 합니다. 먼저, 특정 색상을 도색할 영역의 색상, 불투명도, 크기에 따라 모델을 칠할 순서를 계획합니다. 작은 부분부터 시작하면 주요 색상으로 대부분의 영역을 칠할 때 덜 덮어야 합니다. 가장자리와 모서리를 덮으려면 미술용 테이프를 사용하고, 더 큰 섹션을 더 빨리 덮으려면 종이를 사용하십시오. 레이저로 절단한 테이프 가이드는 깔끔한 선, 원, 복잡한 모양을 만드는 데도 도움이 될 수 있습니다.

프라이밍과 마찬가지로 최상의 결과를 얻으려면 두꺼운 페인트 한 겹을 바르는 대신 얇은 페인트를 여러 겹 바르세요. 대부분의 스프레이 페인트는 따뜻하고 약간 습기가 많으며 바람이 불지 않는 환경에서 가장 잘 작동하지만, 제조업체의 권장 사항에 대해서는 항상 특정 페인트 캔이나 기술 문서를 확인하십시오.

페인트가 마르는 데 걸리는 시간을 고려하세요. 같은 색을 칠하기 전에 층을 놓아두고, 새로운 색을 칠하기 전에 페인트가 완전히 마르도록 하세요.

광범위한 가이드를 통해 3D 프린트 파트를 페인팅하는 방법을 자세히 알아보세요.

Formlabs의 광학 시스템 엔지니어인 Adrian Tanner 씨는 R2-D2 복제품을 105개의 3D 프린트 조각으로 나눠서 Formlabs SLA printer로 3D 프린팅했습니다. Form 2 부품에서 빌려온 실제 작동하는 전자 장치도 들어 있습니다. 갈보 드라이버는 소리를 내고, 카트리지 디스펜서는 조명을 담당하고, Z축 드라이버는 돔 모터를 담당합니다.

Form 4L을 이용하면 아웃소싱에 따른 처리 시간이나 대규모 3D 프린트물을 조립하는 수동 작업을 하지 않아도 됩니다. Form 4L은 24.2리터의 빌드 볼륨을 갖추고 있습니다. 이는 Form 4의 빌드 볼륨의 4.6배입니다. 빠르고 안정적이며 정확한 프린터입니다. 6시간 이내에 큰 파트로 큰 문제를 해결하거나, 1일 근무일 이내에 대규모 프로토타입을 제작할 수 있습니다

Form 4L에 대해 자세히 알아보려면, 웨비나를 시청하거나, 무료 샘플 파트를 요청하여 프린트 품질을 직접 평가해 보세요.