새로운 SLS 분말: 유리충전재 Nylon 12 GF Powder로 고강도 내열성 파트 제작

Fuse 1 소재 라이브러리는 지속적으로 새로운 소재를 더하며 엔지니어와 제조자가 산업 수준의 새로운 제품을 제작할 수 있도록 노력하고 있습니다. Formlabs가 소개하는 신소재 Nylon 12 GF Powder. 유리 충전 복합재 분말 형태로, Fuse 1 SLS 프린터로 고온에도 안정적인 경도 높은 파트를 출력합니다. Fuse 1 종합 환경만을 위해 특별히 별도 제작한 3번째 소재인 Nylon 12 GF Powder로 Formlabs 고객에게 적절한 비용으로 인하우스 생산의 가능성을 확장합니다. 앞서 제작한 두 소재는 Nylon 12 Powder와 Nylon 11 Powder로 Formlabs SLS 소재 라이브러리에 일부로, 특징있는 소재 물성으로 사용자 활용의 폭을 넓혀 규모있는 생산까지 가능해졌습니다. 

이번 신소재는 Nylon 12의 폭넓은 활용성을 기반으로 유리 충전재의 경도와 내열성을 더했습니다. 앞으로 지속 하중과 고온을 버티는 용도에 가장 대표적으로 사용될 소재입니다. Fuse 1 사용자라면 Nylon 12 GF Powder를 지금 카탈로그에 추가하세요. 단단한 기능성 프로토타입, 또는 튼튼한 지그 및 고정 장치, 교체 파트에 적합하며, 소재 특성 덕에 나사 스레드와 소켓이 들어가는 경우에도 적합합니다. 

자동차 제조 산업 생산 라인의 경우, '브라켓'을 제작하여 고중량 차체를 특정한 각도로 고정하고 도색하거나 컴포넌트를 장착해 조립합니다. 생산하는 자동차 모델이 바뀔 때마다 교체해야 하는 브라켓도 있게 마련이기 때문에, 브라켓 수요가 발생합니다. 이 때문에 소규모 맞춤형 규격으로 제작한 브라켓은 꼭 필요했지만 비용이 많이 들었고 신속하게 제작하지 못했습니다. 금속이 차지하는 자동차 부품의 비중이 크고 자동차 생산 라인에서 용접 또한 비중이 크다는 점, 그리고 제조 보조기는 꼭 고열 환경에 노출된다는 점을 해결해야 했습니다. 이제는 Nylon 12 GF Powder 프린팅으로 신속하게 저비용, 저낭비 브라켓을 제작하면 됩니다. 

Nylon 12 GF Powder의 우수한 인장 강도 덕에 전자부품을 보호하는 케이싱이나 하우징 출력용으로 적합합니다. KUHMUTE 회사의 예를 들어 보겠습니다. 전기 동력 이동 수단(스쿠터, 전기 자전거, 전동 스케이트보드, 등) 충전소를 설계하고 제조하는 회사입니다. 직접 거치가 가능한 배터리 케이스 제작으로 디자인의 유연성을 확보했습니다. Nylon 12 GF Powder는 거치용 파트 제작에 적합합니다. 단일 소재 케이스를 제작하기 때문에 거치용 브라켓을 더하거나 성형 규격 또는 별도 소재의 파트를 더할 필요가 없습니다.

디자인과 보석세공을 위한 파트 제조 시 고온 환경에서 특별한 툴링이나 고정 장치로 파트를 고정하는 경우가 있습니다. 그런 경우, 고정 장치는 나무나 금속을 절삭 공법으로 깎아서 제작하는데, 비용도 많이 들고 시간소요가 상당합니다. 용도가 하나 뿐인 파트를 맞춤형으로 제작한다는 것은 제조자에게 매우 부담스러운 비용이 됩니다. 고로, 고온에서도 성형 규격을 유지하는 안정적인 맞춤형 고정 장치를 제작하고 활용할 수 있는 제작자와 설계자는 공정을 간소화하고 효율을 높이며 파트 품질을 개선할 수 있습니다.

Nylon 12 Powder를 수술용 가이드, 의료기기, 웨어러블 기기 등에 이미 사용 중이었던 고객은 업그레이드 된 Nylon 12 GF Powder를 사용하여 개선된 기계적 특성을 확인할 수 있습니다. 

Fuse 1 시스템을 위해 개발한 소재는 엔지니어와 제품 디자이너가 마주하는 특정한 문제를 해결하는데 도움이 됩니다. Fuse 1 종합 환경을 예로 Nylon 12 GF Powder와 다른 소재를 비교해보겠습니다.

^{Nylon 12 GF Powder는 자사 나일론 분말 중 가장 높은 탄성계수와 열변형 온도를 가진 소재입니다. 지속 하중과 고온을 안정적으로 버티는 용도에 가장 대표적으로 사용될 소재입니다.}

Nylon 12 GF Powder의 탄성계수는 Nylon 12 Powder 대비 50% 개선되었고 Nylon 11 Powder 대비 75% 가까이 개선되었습니다. 굽거나 늘어남 없이 지속 하중과 고온을 안정적으로 버틸 파트 제작 시에는Nylon 12 GF Powder를 선택하세요.  강하고 튼튼한 지그, 브라켓, 및 고정 장치, 그리고 케이싱 소재로 사용하기에 적합합니다. 

Nylon 12 GF Powder는 고온에도 강합니다. 열변형 온도가 (HDT @ 1.8 MPa) 113 °C입니다. 고온에 약한 출력 소재가 고열에 노출되면 정확한 성형 규격을 잃게 되는데, 특히 지속 하중이 더해질 경우 변형이 심하게 일어납니다. Nylon 12 GF Powder는 열안정성이 우수해 다양한 활용점이 있습니다. 여타 SLS 분말 소재가 정확한 성형 규격을 잃고 늘어나거나 변형되는 환경에 대안으로 적합합니다. 

재생률이란 새로운 분말 카트리지에 들어가는 새로운 분말과 기존 프린트에서 회수한 재활용 분말의 권고 혼합 비율입니다. Nylon 12 GF Powder의 재생률은 30%에서 50% 사이로 조정 가능하여 소재 낭비, 파트 당 비용 최적화, 파트 마감 품질 등을 고려하여 조정할 수 있습니다. 후가공, 소재 공급 방식, 및 카트리지에 들어가는 소재 배합 등의 주변부 공정은 Fuse Sift가 전반적으로 관리합니다. 사용자는 필요에 따라 Fuse Sift의 터치스크린으로 재생률을 수동 조정할 수 있어 사용 팀원 누구나 후가공 및 분말 회수를 손쉽게 실시할 수 있습니다. 

Nylon 12 GF Powder와 Nylon 12 Powder 소재를 번갈아 사용하는 경우 Fuse 1과 Fuse Sift 청소 시간도 크게 줄었습니다. 이제 프린터 청소에서 새로운 프린트 시작까지 2시간이면 충분합니다. 대부분의 산업용 SLS 시스템 사용에 하루 전반이 소요되는 반면 이번에 적용된 소재 교체 과정 간소화를 통해 프린터 운용 시간을 높이고 단일 프린터 유닛으로 다양한 소재를 사용한 인하우스 파트 제작이 가능해졌습니다.  

Fuse 1이 사용하는 Formlabs의 Surface Armor Technology 특허기술은 파트를 둘러싼 쉘표면을 반소결하여 매끄럽게 개선된 표면 마감 품질을 완성합니다. Nylon 12 GF Powder를 사용할 경우 출력 후 Fuse Sift로 반소결 쉘표면에 남는 분말을 제거해야 하고 후가공 미디어 연마 블라스팅 공정을 거치게 됩니다. 데스크탑 또는 벤치탑 미디어 블라스팅 기기는 적게는 $200 달러로 구입할 수 있으며 SLS 소재 워크플로에 필수 공정을 더합니다. 

유리충전 분말과 같은 고성능 3D 프린팅 소재는 본래 제조업계 중소기업에서구하기 힘든 소재였습니다. 산업 수준의 합성 복합재 파트는 수 십만 달러의 비용을 지불해야지만 얻을 수 있었습니다. Fuse 1과 확장된 SLS 소재 라이브러리의 힘으로 더욱 다양한 제품을 반복 디자인을 통해 양산품 수준으로 생산할 수 있게 되었습니다. 

Nylon 12 GF가 추가된 Formlabs의 SLS 소재 라이브러리를 통해 사용자는 생산 통제 능력이 강화 되었고 기존에 불가능했던 제조 능력을 발휘할 수 있게 되었습니다. 앞으로 Fuse 1 사용자들이 최고 수준의 인장탄성 계수와 열변형 온도를 가진 유리충전 소재와 함께 더욱 다양한 산업 응용점을 개척할 수 있을 것으로 기대합니다. 

소재를 직접 활용 및 평가하고 귀사의 생산활동에 활용점을 모색하세요. 무료 샘플 파트를 요청하거나 SLS 영업 담당자에게 자세한 정보를 문의 주세요.